微机械陀螺仪解调相角在线自补偿方法

提出了一种针对低品质因数、小频差微机械陀螺仪的解调相角在线自补偿方法,以降低正交误差对陀螺仪性能的影响。对陀螺仪输出信号进行分析,展示了解调相角误差对陀螺仪零偏性能的不利影响。对此设计了基于外部激励信号的解调相角在线自补偿方法,该方法可在线辨识解调相角,从而对解调参考信号进行相角调整。仿真和实验结果表明该相角补偿方法可有效提升微机械陀螺仪的零偏性能,零偏稳定性由补偿前115.257°/h降低到补偿后31.406°/h,降幅达到72.7%。

石英微机械陀螺正交误差补偿研究

由于石英微机械陀螺的敏感结构在加工制造时存在工艺缺陷,陀螺会产生耦合误差。耦合误差中与陀螺输出信号正交的误差信号称为正交误差,该误差在陀螺诸多误差中占据主导地位,会严重影响陀螺的测量结果。针对正交误差,简要分析了其产生原因及对陀螺输出信号的影响,提出了一种适用于音叉式石英陀螺的正交校正方法——正交电压补偿法。对于正交电压补偿法,搭建了补偿系统进行了相应的仿真,并制作出样机进行实验。仿真和实验的结果表明该方法可以抑制石英陀螺检测通道的正交误差,零偏不稳定性由补偿前的108.088(°)/h降低到43.815(°)/h,降幅达59.46%,证明了正交电压补偿法的有效性。

MEMS速率陀螺仪力平衡控制回路相位误差分析与验证

为明晰基于力平衡(Force to Rebalance,FTR)检测模式的MEMS速率陀螺仪中相位误差对陀螺仪静态和动态性能的影响规律,构建了包含相位误差的FTR速率控制回路模型,以此分析不同相位误差对动静态性能的影响。首先,介绍了采用FTR速率模式的陀螺仪基本原理,简要分析了相位误差对驱动模态的影响。接着,提出了包含反馈通路和前向通路相位误差的FTR速率控制回路模型,并对该模型进行了等效变换。然后,根据上述模型分析不同类型的相位误差对陀螺仪动态和静态性能的影响。最后,进行了相应的试验验证。实验结果表明:反馈通路中的相位误差的两小时测量值的稳定性为0.0949,且该误差仅会改变标度因数;前向通路中的相位误差为温度敏感项,且补偿前后的零偏值和零偏漂移值分别缩小了4.8和2.9倍,零偏不稳定性和角度随机游走分别提升了0.8和0.9倍。反馈通路的相位误差可以通过标度的方法来获取进行补偿,且该误差仅影响标度因数的数值大小,并不影响零偏和带宽性能;前向通路中的相位误差严重制约了静态性能,但室温状态下并不影响动态性能。