雙線振動(dòng)硅微陀螺儀驅(qū)動(dòng)電路研究與試驗(yàn).pdf

1、硅微陀螺儀是一種典型的微慣性傳感器,它利用哥氏效應(yīng)來(lái)測(cè)量輸入角速度,屬于振動(dòng)式陀螺儀范疇。硅微陀螺儀具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高以及易于數(shù)字化和智能化等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍事領(lǐng)域具有重要的使用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。 本文以課題組自行設(shè)計(jì)的雙線振動(dòng)硅微機(jī)械陀螺儀為研究對(duì)象,深入分析和研究了陀螺儀閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路中的關(guān)鍵電路模塊,設(shè)計(jì)了幾種不同的自激驅(qū)動(dòng)電路方案,并進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比研究。本文的工作包括以下幾個(gè)方面：

2、 (1)分析了雙線振動(dòng)硅微陀螺儀的動(dòng)力學(xué)特性,推導(dǎo)得出了陀螺驅(qū)動(dòng)模態(tài)和檢測(cè)模態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 (2)重點(diǎn)研究了陀螺儀閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)的原理。根據(jù)振動(dòng)信號(hào)提取方式的不同,分析、比較并設(shè)計(jì)了無(wú)載波的信號(hào)提取方案和有載波的信號(hào)提取方案；根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同,分析、比較并設(shè)計(jì)了雙邊驅(qū)動(dòng)差分檢測(cè)和單邊驅(qū)動(dòng)單邊檢測(cè)方案。 (3)分析和研究了閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路中的關(guān)鍵電路模塊。重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)了帶自動(dòng)增益控制的文氏橋載波發(fā)生電路

3、,以及帶通濾波器電路。對(duì)多重反饋型帶通濾波器中心頻率穩(wěn)定性隨Q值增大而惡化的現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。 (4)對(duì)不加溫度補(bǔ)償和加溫度補(bǔ)償?shù)奈氖蠘蜉d波發(fā)生電路輸出載波幅度的穩(wěn)定性進(jìn)行了溫度試驗(yàn)對(duì)比。試驗(yàn)表明,溫度補(bǔ)償能明顯提高全溫范圍內(nèi)載波幅度的穩(wěn)定性。對(duì)三種不同的閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了調(diào)試和試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,在室溫下,三種方案驅(qū)動(dòng)幅度及頻率穩(wěn)定性相差不大,在全溫范圍內(nèi),有載波的兩種驅(qū)動(dòng)方案幅度穩(wěn)定性要明顯優(yōu)于無(wú)載波驅(qū)動(dòng)方案,而有載波雙邊