硅微机械陀螺仪频率调谐控制系统设计

作     者：曹慧亮 张英杰 闫捷 李宏生 申冲 刘俊 CAO Hui-liang1, ZHANG Ying-jie1, YAN Jie2, LI Hong-sheng3, SHEN Chong1, LIU Jun1

作者机构：中北大学电子测试技术国防科技重点实验室太原030051 北京电子工程研究所北京100854 东南大学仪器科学与工程学院南京210096 

基　　金：国家自然基金项目(51727808 51705477 61603353 61503346) 山西省回国留学人员科研资助项目(2016-083) 中北大学电子测试技术重点实验室开放基金(ZDSYSJ2015004) 毁伤技术重点学科实验室开放基金(DXMBJJ2017-15) 

出 版 物：《中国惯性技术学报》 (Journal of Chinese Inertial Technology)

年 卷 期：2017年第25卷第6期

页      码：793-798页

摘      要：硅微机械陀螺结构的驱动和检测模态谐振频率差(Δf)是决定其结构机械灵敏度的主要因素,当Δf≈0时,陀螺结构处于频率调谐状态,此时陀螺的机械灵敏度达到最大峰值且噪声和分辨率等指标可得到有效提高。提出了一种基于正交信号和驱动位移相位差的鉴相控制方法,以判断陀螺结构是否处于频率调谐状态,并通过调节检测模态刚度达到频率调谐目的。首先,介绍了陀螺结构检测模态谐振频率调节的原理,并结合结构参数量化分析了频率调节范围。其次,分析了鉴相控制方法,并在其基础上设计了频率调谐控制系统,建立了整机系统模型,并对其进行了稳定性分析。最后,结合整机模型进行了仿真,采用所提出的方法可实现(Δf)的快速、稳定、自主调节,系统的标度因数指标调谐前后分别为13.1 m V/(°/s)和220.6 m V/(°/s),大大提高了结构的机械灵敏度,验证了设计方案。

主 题 词：硅微机械陀螺仪 模态频率调谐 鉴相 模型仿真 模态刚度调节 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.13695/j.cnki.12-1222/03.2017.06.017

馆 藏 号：203282411...