[发明专利]一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统

说明书

本发明公开了一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统，包括信号放大电路等；两路信号放大电路分别与陀螺的两路差分检测电极相连；两路模数转换模块分别与两路信号放大电路相连；数字锁相环电路与第一路模数转换模块相连；数字幅值控制电路与第一路模数转换模块相连；数字正交抑制电路与第二路模数转换模块相连；数字力平衡控制电路与第二路模数转换模块相连；三路数模转换模块与数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、数字力平衡控制电路相连，且分别与陀螺的驱动电极、正交抑制电极相连；调谐模块与陀螺的调谐电极相连。本发明可以有效的实现陀螺力平衡工作模式，输出陀螺旋转角速度，提高了陀螺控制精度及稳定性。

技术领域

本发明属于微机电领域，特别是一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统。

背景技术

微机电多环陀螺作为固体波动陀螺的一种，采用单晶硅作为主体加工材料，因其采用成熟的微机电技术加工，具有微机电陀螺的大部分优点；同时作为固体波动陀螺的一种，相较于质量块微机电陀螺，具有能量耗散小，机械灵敏度高、质量集中、机械噪声小等等优点。因其具有上述优点，微机电多环陀螺在微机电陀螺领域中占据重要地位。

在实际应用中，大多数微机电多环陀螺控制系统都采用的是全模拟控制或者半数字化控制的方式，其控制电路通过复杂的模拟器件对微机电多环陀螺进行信号读取、调制、解调和反馈控制。这种控制方式存在控制精度低、温度适应性差、抗干扰能力差、调试维护困难、结构复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统，以直接输出陀螺旋转角速度。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种微机电多环陀螺力平衡模式测控电路系统，包括第一路信号放大电路、第二路信号放大电路、第一路模数转换模块、第二路模数转换模块、数字锁相环电路、数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、力平衡控制电路、第一路数模转换模块、第二路数模转换模块、第三路数模转换模块、调谐模块；

所述第一路信号放大电路、第二路信号放大电路分别与微机电多环陀螺的两路差分检测电极相连，分别用于将微机电多环陀螺谐振子0度电极轴、45度电极轴的振动信号放大；

所述第一路模数转换模块、第二路模数转换模块分别与第一路信号放大电路、第二路信号放大电路相连，用于将相应信号放大电路放大后的模拟电信号转换为数字信号；

所述数字锁相环电路与第一路模数转换模块相连，用于跟踪模数转换模块输出信号的频率和相位，产生两路相位为同相和正交的参考正弦信号，参考信号作用于数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、数字力平衡控制电路；

所述数字幅值控制电路与第一路模数转换模块相连，用于控制微机电多环陀螺谐振子0度电极轴振动幅值的稳定；

所述数字正交抑制电路与第二路模数转换模块相连，用于控制微机电多环陀螺谐振子0度和45度电极轴的正交耦合到零；

所述数字力平衡控制电路与第二路模数转换模块相连，用于抑制微机电多环陀螺谐振子45度电极轴的科氏力信号为零，同时输出微机电多环陀螺的角速度；

所述第一路数模转换模块、第二路数模转换模块、第三路数模转换模块分别与数字幅值控制电路、数字正交抑制电路、数字力平衡控制电路相连，分别用于将相应电路输出的数字信号转换为模拟信号；同时第一路数模转换模块、第二路数模转换模块、第三路数模转换模块分别与微机电多环陀螺的驱动电极、正交抑制电极相连；

所述调谐模块与微机电多环陀螺的调谐电极相连，输出直流电压，直流电压加载在调谐电极上，改变电极轴的频率，使之频率一致。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明基于幅值控制电路、正交抑制电路、力平衡控制电路可以实现实时的驱动闭环、正交抑制闭环和力平衡闭环，实现微机电多环陀螺旋转角速度的检测。