一种硅微机械线振动式陀螺及其正交误差刚度校正方法

摘要

本发明公开了一种硅微机械线振动式陀螺及其正交误差的刚度校正方法，该方法包括：驱动闭环回路激励驱动模态使驱动模态以固定幅值振动在其谐振频率点上；在检测通道内提取信号后经驱动位移信号解调得到正交信号幅值，将正其与基准信号比较后将比较结果送入正交校正控制器；控制器输出信号经电压调整模块输出至陀螺结构中的正交刚度校正梳齿，并产生静电负刚度以校正产生正交误差的耦合刚度。本发明中控制器可根据目标陀螺结构的正交耦合刚度的不同自动调节控制量以达到完全消除正交耦合刚度的目的，从而大幅度减小加工误差对陀螺性能的影响。本发明所述方法具有体积小、易实现、可靠性高、温度性能好、可与陀螺结构集成等优点。

主权项

一种硅微机械线振动式陀螺，包括陀螺结构(1)、陀螺测控电路(2)和陀螺封装(3)，其特征在于，所述的陀螺结构(1)包括驱动轴向结构(11)、检测轴向结构(12)、耦合刚度模块(13)和正交校正负刚度产生结构(14)；所述的驱动轴向结构(11)包括驱动激励结构(111)、驱动质量(112)和驱动位移提取结构(113)，所述的驱动轴向结构(11)用于保证哥式质量在驱动方向的稳定振动；其中，所述的驱动激励结构(111)用于将外接电压转化为静电力，所述驱动激励结构(111)包括驱动固定梳齿和驱动活动梳齿；所述的驱动质量(112)包括驱动框架和哥式质量；所述驱动框架用于连接驱动活动梳齿、驱动模态支撑梁和哥式质量，所述驱动活动梳齿分散排布在驱动框架上用于增大电容面积提高单位面积的静电力转换效率，所述驱动模态支撑梁用于连接锚点和驱动框架并起支撑作用，驱动框架产生的位移为XM，所述哥式质量用于产生哥式效应；所述的驱动位移提取结构(113)用于将驱动框架位移XM转换为驱动电容信号XV输出，所述的驱动位移提取结构(113)包括驱动检测固定梳齿和驱动检测活动梳齿；所述的检测轴向结构(12)由检测质量(121)和检测位移提取结构(122)组成，用于提取由哥式力产生的检测模态位移；所述的耦合刚度模块(13)由驱动模态耦合到检测模态的耦合刚度(131)和检测模态耦合到驱动模态的耦合刚度(132)组成；所述的正交校正负刚度产生机构(14)包括四组正交校正负刚度产生梳齿，所述正交校正负刚度产生梳齿沿哥式质量的中心框架两边交叉对称排列，用于产生静电负刚度以抵消耦合刚度；所述的陀螺测控电路(2)包括驱动闭环回路(21)、检测回路(22)和正交校正闭环回路(23)；所述的驱动闭环回路(21)用于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；所述的检测回路(22)用于将检测电容变化量YV一部分调节为YSE输出，另一部分以驱动激励信号XS为基准解调并滤波后作为陀螺输出。