[发明专利]半球谐振陀螺信号检测系统及考虑检测电极形位误差的检测方法

权利要求书

1.一种半球谐振陀螺信号检测系统，其特征在于，所述检测系统包括均匀分布于内基座上的8个检测电容，每个检测电容由置于内基座外表面上的检测电极和与该检测电极正对的部分半球形谐振子球面组成；8个检测电容D₁～D₈表示；

所述检测系统还包括两个用于将电容信号转换为电压信号的缓冲放大器，二者的放大倍数分别为K_cc，K_ss；两个带通滤波器、参考信号源、两个乘法器、两个低通滤波器，定义D₁作为内基座0°电极轴的检测电容，输出0°电极轴电容信号C_s，将D₂作为45°电极轴的检测电容，输出45°电极轴电容信号C_c；

D₁电容信号C_s经放大K_ss倍后得到电压信号V_s，输入给一个带通滤波器，得到电压信号V_s1经一个乘法器传给对应的低通滤波器得到S_va。D₂电容信号C_c经放大K_cc倍后得到电压信号V_c，输入给一个带通滤波器，得到电压信号V_c1经一个乘法器传给对应的低通滤波器得到S_am。通过中间变量S_va、S_am解算出半球形谐振子的振型角和振幅A_a，两个乘法器共同连接一个参考信号源。

2.一种利用权利要求1所述系统的考虑检测电极形位误差的半球谐振陀螺信号检测方法，其特征在于，所述方法的实现过程为：

步骤一、给定半球谐振陀螺谐振子二阶谐振状态的振幅和振型角，并根据已确定的谐振子二阶谐振状态的动力学方程计算谐振子的形变u₂、v₂、w₂；u₂为平行于检测电极垂直方向的位移、v₂为平行于检测电极水平方向的位移、w₂为垂直检测电极方向的位移；

步骤二、分别将检测电容D₁、D₂的空间域进行网格划分，并加入需要分析的形位误差；

步骤三、根据计算出的谐振子形变，计算检测电极每个网格点上的电容间隙；

步骤四、利用离散的电容间隙积分出电容值C_c和C_s；

步骤五、根据信号解调原理计算出输出量S_va、S_am；

步骤六、对S_va、S_am进行标定，输出振型角和振幅A_a，并将该输出值与步骤二考虑检测电极形位误差的输出值对应值进行比对，得到检测系统理想输出与形位误差带来的检测输出误差的关系，依据该关系对输出结果的误差进行补偿。

3.根据权利要求2所述的考虑检测电极形位误差的半球谐振陀螺信号检测方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：

谐振子在二阶谐振状态下有：

式中：为振型角；U₂、V₂、W₂为二阶振型振动的瑞丽利函数，U₂＝V₂＝sinθtan²θ/2，W₂＝-(2+cosθ)tan²θ/2；ω₂为谐振频率；t为时间；p(t)、q(t)为与时间相关系数；θ为谐振子球面扇形纬度范围，为谐振子球面扇形经度范围，

另外，当谐振子进入二阶稳态振动时p(t)，q(t)满足下式

式4中的m、n分别是p(t)，q(t)的系数；

将其代入公式3中得

式中：

式中：称为振型角；A_a称为振幅。