[发明专利]硅微机械陀螺快速热启动实现方法

摘要

本发明公开了一种实现硅微机械陀螺快速热启动的方法，属于微机电系统设计领域。通过利用敏感模态电路各信号之间的相位关系，采用四则混合运算抑制系统相位误差分量引入的零位温度漂移，并根据驱动模态电路控制原理，利用驱动模态直流激励电压与谐振频率的关系，通过线性拟合方法抑制系统正交误差分量引入的零位温度漂移，从而实现陀螺系统快速热启动。本发明通过处理敏感模态检测电路的相位关系抑制系统相位误差分量引入的零位温度漂移，进一步通过驱动模态直流激励电压、谐振频率的线性关系，利用线性拟合抑制系统正交误差分量引入的零位温度漂移，从而实现陀螺系统快速热启动。

主权项

1.硅微机械陀螺快速热启动方法，其特征在于，过程如下：首先，陀螺系统由陀螺表头、驱动模态电路、敏感模态电路以及热启动控制电路组成；陀螺表头驱动模态的检测信号进入驱动模态电路，经过C/V转换1、增益1、移相器、自动增益控制模块后，生成驱动激励电压，施加到陀螺表头驱动激励电极控制驱动模态稳幅振动；其中C/V转换1将电容信号转化成电压信号并通过增益1模块后产生电压信号，再将该电压信号通过移相器进行90°相移，接着通过自动增益控制模块产生直流电压Vdc，并将该直流电压与移相器的输出电压相加后加载到陀螺表头驱动端实现驱动模态稳幅振动；接着，由于陀螺驱动模态与敏感模态的刚度不相等，当驱动模态振动时，敏感模态产生正交误差力，此时，由于哥氏效应，陀螺敏感模态也将产生哥氏力；当哥氏力与正交误差力共同作用陀螺敏感模态时，通过敏感模态电路的C/V转换2模块分别得到哥氏力和正交误差力对应的电压信号，再通过增益2模块得到放大后的电压信号；该电压信号分为两路：一路与驱动模态电路的移相器输出信号相乘，再通过低通滤波器1模块得到直流电压，再将该直流电压引入增益3模块进行信号放大得到直流电压信号，其中增益3为cos(η(T))，η(T)通过鉴相器比较增益2输出信号与移相器输出信号的相位差获得；另一路与驱动模态电路增益1模块的输出信号相乘，再将该直流电压引入增益4模块进行信号放大得到直流电压信号，同理，增益4为sin(η(T))；接着将两路直流电压信号进行相加后再与自动增益控制模块输出的直流电压进行放大后相减，所述直流电压的放大倍数其中k₀为移相器输出到增益1输出的增益，k₁为敏感模态单元输入信号到增益2单元输出信号的增益，X为驱动位移，k_w是温度T与谐振频率ω_d(T)之间线性关系的一次项系数，k_dc是直流电压与谐振频率的斜率，最终得到零温漂的角速度输出信号，实现陀螺快速热启动。