雙線振動硅微陀螺儀驅(qū)動電路研究與試驗.pdf

1、硅微陀螺儀是一種典型的微慣性傳感器,它利用哥氏效應(yīng)來測量輸入角速度,屬于振動式陀螺儀范疇。硅微陀螺儀具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高以及易于數(shù)字化和智能化等優(yōu)點,在國民經(jīng)濟和國防軍事領(lǐng)域具有重要的使用價值和廣泛的應(yīng)用前景。 本文以課題組自行設(shè)計的雙線振動硅微機械陀螺儀為研究對象,深入分析和研究了陀螺儀閉環(huán)自激驅(qū)動電路中的關(guān)鍵電路模塊,設(shè)計了幾種不同的自激驅(qū)動電路方案,并進行了試驗對比研究。本文的工作包括以下幾個方面：

2、 (1)分析了雙線振動硅微陀螺儀的動力學(xué)特性,推導(dǎo)得出了陀螺驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)運動規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式。 (2)重點研究了陀螺儀閉環(huán)自激驅(qū)動的原理。根據(jù)振動信號提取方式的不同,分析、比較并設(shè)計了無載波的信號提取方案和有載波的信號提取方案；根據(jù)驅(qū)動方式的不同,分析、比較并設(shè)計了雙邊驅(qū)動差分檢測和單邊驅(qū)動單邊檢測方案。 (3)分析和研究了閉環(huán)自激驅(qū)動電路中的關(guān)鍵電路模塊。重點研究和設(shè)計了帶自動增益控制的文氏橋載波發(fā)生電路

3、,以及帶通濾波器電路。對多重反饋型帶通濾波器中心頻率穩(wěn)定性隨Q值增大而惡化的現(xiàn)象進行了理論分析。 (4)對不加溫度補償和加溫度補償?shù)奈氖蠘蜉d波發(fā)生電路輸出載波幅度的穩(wěn)定性進行了溫度試驗對比。試驗表明,溫度補償能明顯提高全溫范圍內(nèi)載波幅度的穩(wěn)定性。對三種不同的閉環(huán)自激驅(qū)動電路進行了調(diào)試和試驗。試驗表明,在室溫下,三種方案驅(qū)動幅度及頻率穩(wěn)定性相差不大,在全溫范圍內(nèi),有載波的兩種驅(qū)動方案幅度穩(wěn)定性要明顯優(yōu)于無載波驅(qū)動方案,而有載波雙邊