针对品质因子变化的微陀螺仪正交误差抑制

MEMS陀螺仪的正交误差会对最终角速度输出的零位偏置与零偏稳定性产生影响。文章首先对测试使用的双质量块音叉陀螺结构进行介绍,并利用等效模型计算分析了正交误差对输出的影响;其次,文章分析了气压变化对陀螺仪品质因子的影响,并提出正交误差抑制优化方案,设计了测试电路;接下来,利用优化后的正交误差抑制方案,对不同品质因子的情况进行了仿真测试,验证了该方案的可行性;最后利用测控电路,并对陀螺仪表芯进行测试,使用优化方案后,陀螺仪零偏稳定性仅为不使用情况下的10%,验证了使用该优化方案可提高陀螺仪性能。

双轴旋转激光惯导非正交误差优化标定方法

旋转激光惯导系统无法直接解算得到载体的姿态信息。精确标定惯性测量单元与转位机构间的非正交误差是获得高精度载体姿态信息的前提。针对双轴旋转激光惯导系统转位机构的非正交误差标定问题,提出了一种非正交误差优化标定方法。首先,建立惯性测量单元、转位机构、内框架、外框架间的空间位置关系模型。然后,构建包含非正交误差的载体姿态传递模型。进一步将标定问题转换为优化问题,以载体姿态误差作为适应度值构建适应度函数。利用粒子群优化寻优适应度函数,实现非正交误差标定。利用双轴旋转激光惯导系统验证了所提方法的有效性,相对于传统标定方法,载体俯仰角误差下降89.29%,横滚角误差下降73%,航向角误差下降81.39%。

基于自校准技术的半球谐振陀螺正交误差的辨识补偿

在静电刚度校正技术的基础上,结合自校准算法,该文提出了一种实时辨识补偿正交误差的理论模型,并在两件套平面电极的半球谐振陀螺上进行了理论仿真和实验验证。结果表明,该方法不仅适用于半球谐振陀螺的力平衡和全角两种工作模式,还适用于虚拟进动的情况。此外,该文提出的补偿方法不会影响正交环路的控制精度,且对陀螺检测和驱动电路的增益和相位误差不敏感。

MEMS环形陀螺仪正交误差补偿系统设计

以一种电容式全对称S形弹性梁硅基环形波动陀螺仪为对象,对其正交误差进行了相关的研究,以提升MEMS环形陀螺仪的精度。首先,介绍了环形陀螺仪结构,同时以此结构为基础分析了正交误差产生的原因及影响;然后,对环形陀螺仪检测通道的输出信号进行量化分析,并根据正交力校正法设计了环形陀螺仪的正交误差补偿系统;最后,对加入正交误差补偿后的环形陀螺仪进行了实验测试。结果显示,校正后的零偏、零偏稳定性分别为-2.62°/s、1.37°/h,与校正前相比,分别提升了3倍和10.6倍,验证了该正交误差补偿系统对陀螺仪正交误差的抑制效果,补偿后陀螺仪的零偏稳定性显著提升,陀螺输出更加稳定,为MEMS陀螺仪应用于未来军事及民用领域奠定了基础。

硅微陀螺正交误差直流校正设计与分析

为硅微陀螺设计了一种正交误差直流校正方法,通过设计校正结构和加载直流电压实现正交校正。建立了存在正交误差时敏感质量的运动微分方程,分析明确了正交响应的成因和对驱动运动轨迹的影响。为硅微陀螺设计了正交校正结构,实现构建静电耦合弹性系数并利用驱动运动产生校正静电力。校正力的频率和相位无需电路控制,使该方法相较于传统校正方法具备特殊优势。设计并分析了校正电压的两种加载方式,通过实验测试验证了正交响应幅值随校正电压的变化规律。实测校正电压接近理论值,证明了校正结构设计的正确性。该方法在双线振动式硅微陀螺中具有重要应用价值。

光栅莫尔信号正交误差实时补偿研究

针对光栅读数头输出信号存在正交误差的问题,提出基于坐标旋转数字式计算机算法(CORDIC)的正交误差实时补偿方法。针对CORDIC算法在正余弦信号角度解算时存在误差较大区间以及在正余弦信号峰值区间角度解算灵敏度低的问题,引入向量模式双迭代方法抑制CORDIC算法因迭代收敛过快而带来的角度解算误差,并结合局部查表法消除信号峰值区间的角度解算误差。正交误差补偿过程包括相位解算、相位补偿和信号重构3个环节。以解算出的角度值为对象进行整周期误差角度的实时补偿,采用CORDIC算法旋转模式根据补偿后的角度值重构余弦信号,实现对莫尔信号正交误差的实时补偿。以FPGA为平台实现该补偿方法并验证其相位差检测和补偿效果,实验表明信号在正交误差[1°,10°]时,相位检测误差在±0.04°以内;信号在不同频率不同相位差时,补偿后其相位最大误差在±1°以内,平均误差在±0.1°以内,均方差在0.5°以内,证明该方法可有效实现对莫尔信号正交误差的实时补偿。

振动式微陀螺正交误差自补偿方法

微陀螺正交误差会影响陀螺的零偏稳定性,为了提高微陀螺的性能,必须减小正交误差。针对正交误差处理中存在的问题,推导了包含交叉耦合误差效应的驱动模态和检测模态的动力学方程,研究了交叉耦合误差引起的正交误差表达式,提出了一种正交误差闭环控制自补偿方法。通过将经正交误差幅值调幅控制的驱动位移信号闭环反馈作用到检测模态的输出,实现正交误差的自补偿。制作PCB电路测试了微陀螺的性能。正交误差自补偿后微陀螺零偏输出均值从778 mV减小到了2 mV,零偏稳定性从75°/h提高到了34.5°/h。实验结果表明,此方法是可行的。

硅微陀螺正交误差及其对信号检测的影响

分析了硅微陀螺正交误差在运动方程中的表现,利用Simulink仿真研究了正交误差对信号检测的影响。文中先推导了不等弹性存在的情况下正交误差等效角速度的表达式,随后分析了某型硅微陀螺在角速度输入为0(°)/s和80(°)/s时敏感振动的频谱图,最后仿真分析了正交误差对模拟和数字检测电路的影响。经分析,对于模拟解调电路,正交误差会导致陀螺的零偏和温漂;对于数字解调电路,由于正交误差大大减小了敏感振动的电压幅值对角速度的标度因数,在AD量化噪声及其它电路噪声一定的情况下,会使陀螺零偏稳定性变差,从而限制了数字解调的优势。

微机械振动陀螺仪正交误差分析

本文在简要介绍微机械振动陀螺仪工作原理的基础上,分析影响陀螺仪性能的正交误差所产生的原因,推导其内在的数学机理,并探讨抑制或消除正交误差影响的方法和措施。

硅微陀螺仪正交误差校正系统的分析与设计

由于加工误差的存在,硅微陀螺仪驱动和检测模态之间不可避免会产生正交耦合误差,对性能造成了一定影响。为了提高硅微陀螺仪性能,提出了正交误差校正的控制方案。首先,分析了硅微陀螺仪正交误差的产生原因,指出了对正交误差校正的重要性;其次,阐述了在结构上增加电极抑制正交误差的原理;然后,设计了正交误差信号提取电路和正交误差反馈控制校正系统,分析了闭环控制系统性能;最后,设计了实验验证方案。结果表明,零偏电压从校正前的5.14 mV减小到校正后的1.43mV,零偏稳定性从校正前的18.22(o)/h减小到校正后的15.45(o)/h。因此,该正交误差校正方案能够有效地消除零偏信号中解调残余正交分量,从而提高硅微陀螺仪性能。

MEMS陀螺正交误差分析与仿真

针对MEMS陀螺由于机械耦合引起的正交误差,建立了包含误差的MEMS陀螺动力学方程,在开环检测和闭环检测情况下,分别对正交误差进行了分析,并通过相关检测技术抑制正交误差对陀螺性能的影响,提取出角速度信息。运用Simulink对陀螺进行了建模仿真,仿真结果表明:在开环检测和闭环检测情况下都能够有效消除正交误差的影响,由此验证了理论分析的正确性。

光栅莫尔条纹信号正交误差的补偿

为了补偿在使用微处理器对光栅莫尔条纹信号进行相位细分时,由于两路莫尔条纹信号不正交所引起的误差,推导了正交误差方程并给出了求解方法和相应软件。实验证明,引入相应补偿程序之后,细分数明显提高。

一种三轴磁传感器正交误差校正的简便方法

实际使用的三轴磁传感器在探测平台晃动时,所测磁场模值会有较大误差。在传感器测量模型所建立的校正矩阵基础上,通过变换得到新的矩阵,简化了求解,克服了LMS算法在没有获得全方位数据时不能得到矩阵系数精确解的局限性。仿真验证了其有效性。

硅微陀螺仪正交误差和失调误差抑制线路(英文)

分析了正交误差和失调误差产生的原因,推导了正交误差和失调误差的表达式.开环系统分析表明,为了避免开环系统出现谐振峰,两模态(驱动模态与敏感模态)频差δf必须小于1/(2Qy).为了消除正交误差、失调误差及电容传感器自身非线性的影响,设计了一个可实现正交误差校正的闭环反馈电路.实验结果表明,正交误差和失调误差得到较好抑制.与开环检测相比,闭环反馈回路将标度因数非线性从16.02%减少到0.35%,将最大测量范围从±270(°) /s扩展到±370(°) /s,将零偏稳定性从155.2(°) /h提高到60.6(°) /h.

STM管式扫描器交叉耦合及非正交误差的研究

由于扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）管式扫描器自身结构的不完善，在运动过程中会产生一定的结构误差，交叉耦合误差和非正交误差是其中两项重要的误差．本文对这两项误差进行了定量的理论分析，得到了相应的误差公式及误差曲线，并通过实验验证了理论推导结果的正确性．最后，根据对误差产生原因的研究，文中还提出了一些相应的误差补偿措施．

基于正交误差对准的MEMS陀螺测控电路设计

传统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)陀螺的相干检测基于驱动位移和科氏位移的相位关系,依赖于陀螺的工作模式,解调载波相位抖动大,不易相位对准.为解决此问题,本文提出了一种基于正交误差对准的不依赖陀螺工作模式的相干解调系统.解调载波取自驱动电路的PLL(Phase-Locked Loop)输出,相位抖动小,仅作载波使用,不代表驱动位移信息.检测通路插入移相器,使正交误差相位滞后解调载波90°,则科氏位移信号与解调载波同相,完成检测.为验证该方法,本文研究了陀螺器件与接口电路之间的信号传递特性并进行建模,设计了锁相环、C/V(Capacitance/Voltage)转换、移相器等核心电路,实现了一款完整的MEMS陀螺测控电路.测试结果表明:陀螺驱动正常,检测正确,刻度因数为1.415mV/(°.s),零偏不稳定度为108°/h.结果验证了该检测方法的有效性,并为后续进一步提升性能提供了基础.该检测方法也适用于其他振动式MEMS陀螺的测控系统.

硅微陀螺仪的正交误差分析

推导了双框架式硅微陀螺仪驱动模态和检测模态的运动方程,定义了驱动位移和敏感位移。在此基础上,利用弹性主轴原理,分别推导了内外框弹性主轴偏转产生的正交误差信号表达式及正交误差信号和敏感信号的比值表达式。分析结果表明,双框架式硅微陀螺仪内外框弹性主轴发生偏转时,都将产生正交误差位移,且双框架式硅微陀螺仪产生的正交误差位移数值相当于单框架式硅微陀螺仪正交误差位移的两倍。测定了双框架式硅微陀螺仪的正交误差,正交误差信号,其值为431°/s,此时偏转角度仅为0.0196°。

旋转式感应同步器正交误差的补偿方法

通过分析旋转式感应同步器正交误差导致检测误差的原因 ,提出了非正交激磁补偿的方法 ,从而有效地提高了角度检测的精度。

感应同步器的幅值误差和正交误差的检测与补偿

论述了感应同步器的幅值误差和正交误差对检测精度的影响,研究了检测幅值误差和正交误差的检测与修正,提出了一种多位置检测误差法.通过搜索方法,将非线性方程组进行线性化处理,应用最小二乘法检测幅值误差和正交误差,进而修正幅值误差和正交误差.实验表明,采用该幅值误差和正交误差的检测与修正方法,可以大大提高感应同步器的精度.

硅微陀螺仪的正交误差控制分析

本文对影响硅微陀螺仪的正交误差的主要因素进行了全面分析,并论述了如何减小由加工带来的正交误差。