[发明专利]一种MEMS陀螺静电平衡电压值的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电平衡电压值的确定方法，特别是一种MEMS陀螺静电平衡电压值的确定方法，适用于环形MEMS陀螺电路非理想结构的调整。

背景技术

近年来，随着MEMS技术的发展，微机械陀螺仪以其体积小、功耗低、精度高等优点越来越受到人们的关注，在民用消费领域、航空航天以及现代国防领域具有广泛的应用前景。

然而，在微机械加工过程中，误差的存在不可避免。加工误差会引起结构的非理想性(主要包括质量和弹性的非理想性)，造成两个模态的频率不相等，进而导致信噪比降低，并产生较大的零点漂移，影响精度无法满足系统测试要求。因此，研究静电平衡调整方法具有重要的实际意义。传统调整方法有激光平衡法，即通过对硅谐振环上不均匀处进行激光打平和粘附来修复这种非理想性，但该方法成本高，最小单位材料的消除和粘附都会引起谐振频率很大程度的改变，所以调整精度不是很高，并且容易造成不可恢复的损坏。

目前主要是增加调整电极，通过静电力的方法改变谐振环的有效弹性系数来弥补结构上的非理想性。虽然已有方法给出了用静电力调整陀螺仪的不等弹力，也给出了较详尽的分析调整过程，通过频率响应函数的奈奎斯特图来求得结构非理想参数，并给出了电压的表达式，然而该方法实验环节较薄弱，理论指导公式只适合调整电极特定的排列顺序，同时对测试设备要求较高，要用到网络动态信号分析仪来测试系统的奈奎斯特图，成本较高，并且该推导公式适用于表头，未必适用于将表头、ASIC以及单片机为一体的陀螺电路，使用范围较窄。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有方法的不足之处，提供了一种MEMS(Micro Electronic Mechanical System，微电子机械系统)陀螺静电平衡电压值的确定方法，首先采用m步长搜索平衡电压的潜在解，最后通过1步长搜索确定最终解，通过简单的软件方式实现了MEMS陀螺静电平衡电压值的确定，搜索效率高，操作简单，最大程度上满足了环形MEMS陀螺电路非理想结构调整的需求。

本发明的技术解决方案是：一种MEMS陀螺静电平衡电压值的确定方法，所述确定方法由位于MEMS陀螺振动环外侧的平衡调整电路实现，所述平衡调整电路包括第一平衡调整电路和第二平衡调整电路，第一平衡调整电路包括第一输入端、第一输出端和第二输出端，第二平衡调整电路包括第二输入端、第三输出端和第四输出端，步骤如下：

(1)根据第一输入端输入值b取值范围和第二输入端输入值b′取值范围确定平衡调整电路的潜在解集S(b,b′)，一组b和b′的值为一个潜在解，所述b和b′均为8位二进制数；

(2)第一输入端输入值b和第二输入端输入值b′均以m个A/D最小分辨率，即m个LSB为步长，在S(b,b′)中进行取值，获得m步长筛选后的潜在解集为S1(b,b′)，S1(b,b′)中第一输入端输入值b和第二输入端输入值b′的取值均为m的整数倍；

(3)将步骤(2)中确定的潜在解集S1(b,b′)中第一个值b₁和b′₁分别作用于平衡调整电路的第一输入端和第二输入端，首先使第一模态实现恒幅谐振，记录第一模态的固有谐振频率值L₁₁、第一模态对第二模态的耦合量D₁₁和第二模态的输出零偏值E₁₁，然后使第二模态实现恒幅谐振，记录第二模态固有谐振频率值L₂₁、第二模态对第一模态的耦合量D₂₁和第一模态的输出零偏值E₂₁；获得一组数据P₁＝(b₁,b′₁,L₁₁,D₁₁,E₁₁,L₂₁,D₂₁,E₂₁)；