微机械隧道陀螺仪中微弱信号的检测技术

针对微机械隧道陀螺仪输出信号的特点,设计出陀螺仪隧道电流的检测及校准电路.同时从理论上对电路进行误差分析,并对电路的实际安装技术进行了讨论.最后通过实际电路验证了该设计的可行性.

微机械隧道陀螺仪的时变线性二次高斯预测控制

为了降低微机械隧道陀螺仪系统的非线性,增大器件的带宽并提高系统的信噪比,隧尖与相应隧道电极之间的隧道间距应控制在1nm附近,且其必须在闭环模式下工作。本文鉴于线性二次高斯(LQG)控制理论的抗干扰特性和鲁棒性以及哥氏加速度的时变特征,采用时变卡尔曼滤波器和LQG最优控制器串联而成的LQG预测控制策略设计了隧道陀螺仪闭环控制系统。首先,根据隧道陀螺仪的工作原理设计了总体控制方案。然后,在建立隧道式陀螺仪的扩展动态方程的基础上,设计了LQG预测控制器的两个串联环节即时变卡尔曼滤波器和状态反馈调节器。最后,通过Simulink建立了隧道式陀螺仪的LQG预测控制系统并进行数值仿真。结果表明,即使输入角速度是缓变的随机信号,LQG预测控制器也能将隧道间距维持在1nm附近。控制系统能够精确地估计欲测量的输入角速度,估计精度达到10-4 rad/s。

微机械隧道陀螺的振动特性测试

结合微机械陀螺仪和隧道效应的特点,提出了角振动微机械隧道陀螺仪的工作原理和结构设计方案。针对微机械陀螺的驱动和检测在面内和面外的结构特点,制定了图像处理法、静电力阶跃激励法和机械激励法等振动特性测试方法,在大气环境下分别对隧道陀螺仪驱动和检测模态的振动特性进行了测试,得到了相应的谐振频率,采用不同的方法得到的结果基本一致。