一种硅微机械线振动式陀螺及其带宽拓展方法

摘要

本发明涉及一种硅微机械线振动式陀螺及其带宽拓展方法，该陀螺仪包括陀螺结构、陀螺测控电路和陀螺封装，陀螺结构包括驱动轴向结构和检测轴向结构，陀螺测控电路包括驱动闭环回路和检测闭环回路。该方法首先在检测通道内提取信号后通过以哥氏同相信号为参考解调得到哥氏信号，其与输入角速率成比例关系，该信号经反馈控制器作用后成为陀螺仪输出信号和反馈控制信号，后以哥氏同相信号调制反馈控制信号经直流电压叠加后施加至检测反馈梳齿上形成静电平衡检测框架的哥氏力，以达到拓展陀螺带宽目的。本发明在不降低陀螺机械灵敏度的情况下可获得更大的陀螺带宽，使陀螺带宽不再受机械频差制约。

主权项

一种硅微机械线振动式陀螺，其特征在于，包括陀螺结构(1)、陀螺测控电路(2)和陀螺封装(3)其中，所述的陀螺结构(1)包括驱动轴向结构(11)和检测轴向结构(12)，所述检测轴向结构(11)由驱动轴向结构的驱动信号XS驱动并输出驱动轴向结构(11)的检测信号XV到陀螺测控电路(2)，所述检测轴向结构(12)包括检测力反馈结构(121)、哥氏质量(122)和检测位移提取结构(123)；所述陀螺测控电路(2)包括驱动闭环回路(21)和检测闭环回路(22)，其中，所述驱动闭环回路(21)保证所述驱动轴向结构(11)沿驱动方向恒幅度振动且振动频率为驱动模态固有谐振频率；所述的检测闭环回路(22)包括级放大接口(221)、次级放大器(222)、解调器(223)、第一低通滤波器(224)、第二低通滤波(228)、力反馈控制器(225)、调制器(226)和直流信号叠加装置(227)，所述的前级放大接口(221)用于将检测电容变化量YV转化为电压信号并进行初步放大；所述次级放大器(222)将前级放大接口(221)输出信号进一步放大；所述解调器(223)以驱动激励信号XS为基准解调得到哥氏信号和二倍频信号；所述第一滤波器(224)用于滤除解调器输出的二倍频信号以得到纯净的哥氏信号幅值，所述第二低通滤波器(228)用于输出级的低通滤波；所述的调制器(226)将力反馈控制器(225)的输出信号与驱动激励信号XS相乘以得到同哥氏信号相位相同的信号；所述的直流信号叠加装置(227)采用一固定直流电压，与反馈信号叠加继而可与检测力反馈结构(121)结合产生反馈静电力。