[发明专利]一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统

说明书

本发明公开了一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统，陀螺前置放大电路、ADC模块、增益补偿模块、解调模块、参数计算模块、PI控制器模块、坐标转换模块、补偿系数计算模块、调制模块、DAC模块；前置放大电路模块与微机电多环陀螺的检测电极相连；所述ADC模块与前置放大电路相连；增益补偿模块与ADC模块相连；解调模块与增益补偿模块相连；PI控制器模块与参数计算模块相连；所述补偿系数计算模块与PI控制器模块相连；坐标转换模块与PI控制器模块相连；所述调制模块与坐标转换模块相连；DAC模块与调制模块相连；数字控制振荡器模块与PI控制器相连；本发明可以实现微机电陀螺的全角模式时的实时电路增益误差自补偿。

技术领域

本发明属于微机电系统领域，特别是一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统。

背景技术

微机电(MEMS)陀螺作为新型陀螺的一种，采用单晶硅作为主体加工材料，因其采用成熟的MEMS技术加工，相较于传统的机械结构陀螺，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(MEMS)陀螺在陀螺领域中占据重要地位。

在实际应用中，微机电(MEMS)陀螺可以在全角模式下工作，全角测控电路系统结构虽然复杂，但是可以直接输出陀螺的旋转角度。但是在大多数应用情况下，微机电陀螺的两个模态的Q值(质量因数)不同，因此x，y轴的实际增益也不同，同时由于全角模式中两路电路存在增益误差，上述两种增益误差统合为电路增益误差。全角模式的角度解算会引入该误差，导致角度输出的残差变大，降低了角度检测精度和准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统，以实现对微机电陀螺的全角电路中的电路增益误差进行自动补偿。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统，包括前置放大电路模块、ADC模块、增益补偿模块、解调模块、参数计算模块、PI控制器模块、补偿系数计算模块、坐标转换模块、调制模块、DAC模块、数字控制振荡器模块；

所述前置放大电路模块与微机电多环陀螺的驱动电极和检测电极相连，用于将微机电多环陀螺的差分检测电极输出的检测信号放大；

所述ADC模块用于将前置放大电路输出的模拟信号转换为数字信号；

所述增益补偿模块将ADC模块输出的数字信号分别乘以第一增益补偿系数和第二增益补偿系数，实现电路增益误差补偿；

所述解调模块用于将数字信号中存在的相位正交和同相的信号解调出来，并输出四路信号；

所述参数计算器模块用于对解调出来的信号进行经过逻辑运算，以得到微机电多环陀螺的总能量变化、正交误差能量变化、振动信号的相位误差和陀螺的旋转角度；

所述PI控制器模块使所得到的变化信号保持稳定，输出稳定的能量控制信号、正交能量控制信号和相位误差控制信号；

所述坐标转换模块用于将PI控制器模块输出的总能量控制信号和正交能量控制信号按照陀螺旋转角度分配到四路输出；

所述调制模块用于将坐标转换模块的四路输出信号调制到数字控制振荡器模块产生的载波信号上，相加得到两路输出；

所述DAC模块用于将调制模块输出的两路数字信号转换为模拟信号；模拟信号经过前置放大电路的电压缓冲电路输入到微机电多环陀螺的驱动电极上；

所述补偿系数计算模块用于记录陀螺旋转0度和90度的Eout信号，计算第一增益补偿系数和第二增益补偿系数，将系数送入增益补偿模块中；

所述数字控制振荡器模块受到相位误差控制信号的控制产生用于调制解调的两路相位正交的参考正弦信号，参考正弦信号的频率和相位跟踪微机电多环陀螺谐振子的振动信号的频率和相位。