[实用新型]科里奥利力振动陀螺保护激励电路

说明书

本实用新型属于陀螺技术领域，具体公开了一种科里奥利力振动陀螺保护激励电路，该保护激励电路通过实时检测并解析陀螺的谐振频率，在线调整通带可调缓冲器的通带频率，能够有效避免低频和高频噪声进入陀螺，利于提高陀螺的检测分辨率和动态响应范围。此外，本实用新型还对调谐信号中叠加的高频谐波进行处理，利于提升陀螺的模态匹配性能，进而提升陀螺的零偏稳定性。最后，本实用新型还采用隔离、通带可调等举措，抑制输入纹波、回流噪声和直流偏置分量进入陀螺，防止其对陀螺机械结构造成不可逆的损伤，有效避免了潜在的安全威胁，并延长了陀螺的使用寿命，适用于长时间运行的应用领域。

技术领域

本实用新型属于陀螺技术领域，尤其涉及一种科里奥利力振动陀螺保护激励电路。

背景技术

近年来，科里奥利力陀螺仪技术飞速发展，充分带动了相关的传感器产业发展。

然而，由于陀螺机械结构的固有特性，其在实际运行过程中，不可避免地会产生各类误差，诸如零偏不稳定性、标度因数不稳定性等问题。

追根溯源，除了陀螺本身的机械结构引起的误差外，其激励装置所导致的误差也层出不穷。因此，对于科里奥利力陀螺激励装置的研究尤为重要。

调查发现，传统方案对于激励装置的设计只停留在仅能实现基本功能的状态，并没有对各类激励信号进行有效处理，更没有为陀螺设计保护装置。

具体而言，传统方案在对陀螺输出的信号进行采集并解调，通过解调装置分离出有效信号和频率分裂信号，PID控制器根据频率分裂信号对陀螺进行调谐操作，通过锁相环电路追踪谐振频率信号，振荡器根据此信号产生驱动信号，驱动陀螺运行。

传统方案没有针对驱动信号、调谐信号、偏置电压信号、零位参考信号进行有效处理。

综上，传统方案中科里奥利力陀螺的激励装置存在如下缺陷：

1.驱动信号当中存在直流偏置分量等低频噪声信号，长时间运行会对陀螺造成不可逆的损伤，严重影响其使用寿命，因此，传统方案不适于长时间运行的应用领域。

2.由于振荡器的固有结构特性，其输出的驱动信号当中，不可避免会存在高频谐波，高频谐波经驱动信号进入陀螺当中，会引起标度因数不稳定等问题。

3.传统方案并未对驱动信号中叠加的低频和高频噪声信号进行有效处理，导致噪声信号进入陀螺，严重影响了陀螺对于微小输入信号的检测敏感度，即陀螺分辨率严重下降。

4.传统方案的闭环驱动回路，受制于携带低频噪声和高频噪声的驱动信号，其陀螺的动态响应范围受到噪声信号的限制。

5.调谐信号中叠加的高频谐波未被及时处理，导致其进入陀螺的调谐电极，对频率分裂的调谐产生不利影响，限制了陀螺的模态匹配，引起零偏不稳定等问题。

6.传统方案未对陀螺的零位参考电极进行有效隔离，导致电路中的各类回流噪声信号，与杂散电容耦合进入陀螺，严重时会影响两个模态的正常运行。

7.陀螺作为一种容性负载，其实际运行时，负载会发生较大的变化，传统方案未对偏置电压源进行处理，导致电压源的动态性能不能满足陀螺的实际运行需求，从而引发陀螺供电不稳定等问题，进而影响了陀螺的各项性能指标。

8.传统方案未对偏置电压源潜在的输入纹波进行有效处理，当输入纹波出现并作用在陀螺上时，有较大概率会导致陀螺被击穿，此为永久不可逆的严重损坏，整个陀螺系统会因此报废，进而导致惯性导航系统失灵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种科里奥利力振动陀螺保护激励电路，通过对陀螺的谐振频率进行在线追踪，并实时调整通带可调缓冲器的通带频率，有效避免低频和高频噪声进入陀螺，以提高陀螺的检测分辨率、标度因数稳定性和动态响应范围。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：