用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法及裝置，方法步驟如下：根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號生成與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號，將所述低頻信號作為直流偏置電壓加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間的并聯(lián)電容上，通過直流偏置電壓和交流驅(qū)動電壓、驅(qū)動高頻正弦載波共同驅(qū)動微機(jī)械陀螺；裝置包括低頻信號獲取電路和并聯(lián)電容，并聯(lián)電容并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間。本發(fā)明能夠克服微機(jī)械陀螺加工精度誤差引起的驅(qū)動電容不匹配而引起的驅(qū)動不穩(wěn)定、提升微機(jī)械陀螺的檢測精度和可靠性。
【專利說明】用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)械陀螺驅(qū)動【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)械陀螺是用于測量物體相對慣性空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置。微機(jī)械陀螺的輸出信號經(jīng)微弱信號處理后，可用于驅(qū)動載體或平臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定控制和導(dǎo)航控制。微機(jī)械陀螺采用體硅加工工藝制備而成，但是由于會受到加工精度的影響，使得加工得到的微機(jī)械陀螺在結(jié)構(gòu)的對稱性上存在著或多或少的差異，這些差異會使驅(qū)動電容的大小產(chǎn)生偏差，使得在相同的驅(qū)動電壓下驅(qū)動電容所產(chǎn)生的驅(qū)動大小不同，進(jìn)而影響陀螺的穩(wěn)定驅(qū)動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠克服微機(jī)械陀螺加工精度誤差引起的驅(qū)動電容不匹配而引起的驅(qū)動不穩(wěn)定、提升微機(jī)械陀螺的檢測精度和可靠性的用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法及裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法，實(shí)施步驟如下:
[0006]I)預(yù)先在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相等；
[0007]2)將微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)、移相生成低頻信號，微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波三部分組成，所述低頻信號與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相；
[0008]3)將所述低頻信號加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置的并聯(lián)電容上。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟I)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容具體是指:在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+并聯(lián)布置并聯(lián)電容，使得正極等效電容Cd+、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容cd_的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相等；或者在驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容cd_并聯(lián)布置并聯(lián)電容，使得負(fù)極等效電容cd_、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相等。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟2)中將微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)生成低頻信號的詳細(xì)步驟如下:
[0011]2.1)將微機(jī)械陀螺輸出的信號信號進(jìn)行電容電壓轉(zhuǎn)換；
[0012]2.2)將電容電壓轉(zhuǎn)換后的電壓信號進(jìn)行高通濾波提取其中的高頻信號；
[0013]2.3)將提取得到的高頻信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號；
[0014]2.4)將解調(diào)得到的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號；
[0015]2.5)將與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號。
[0016]本發(fā)明還提供一種用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于:包括低頻信號獲取電路和并聯(lián)電容，所述并聯(lián)電容并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間使得驅(qū)動極板的正極等效電容匕+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相等，所述低頻信號獲取電路根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)、移相生成低頻信號，所述低頻信號與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相，所述低頻信號獲取電路將所述低頻信號加載到并聯(lián)電容上。
[0017]優(yōu)選地，所述并聯(lián)電容并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間具體是指:所述并聯(lián)電容與微機(jī)械陀螺的的驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+并聯(lián)布置，使得正極等效電容cd+、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容cd_的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相等；或者所述并聯(lián)電容與微機(jī)械陀螺的的驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容cd_并聯(lián)布置，使得負(fù)極等效電容cd_、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容cd+、負(fù)極等效電容Cd-兩者的電容值相等。
[0018]優(yōu)選地，所述低頻信號獲取電路包括依次相連的電容電壓轉(zhuǎn)換電路、高通濾波電路、解調(diào)電路、低通濾波電路、移相電路，所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路將微機(jī)械陀螺輸出的電容信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，所述高通濾波電路將電容電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號進(jìn)行高通濾波提取其中的高頻信號，所述解調(diào)電路將高通濾波電路輸出的高頻信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號，微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波三部分組成，所述低通濾波電路將解調(diào)電路輸出的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號，所述移相電路將低通濾波電路輸出的低頻信號進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號，所述移相電路的輸出端與并聯(lián)電容的兩極相連。
[0019]本發(fā)明用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法具有下述優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明預(yù)先在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容，使得驅(qū)動極板的正極等效電容cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相對等，根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號生成與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號，將該與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間的并聯(lián)電容上。微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由三部分組成:直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波。將與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號反饋到并聯(lián)電容來抵消由于加工精度而引起的驅(qū)動電容不匹配實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，交流驅(qū)動電壓的頻率與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同，從而實(shí)現(xiàn)在諧振狀態(tài)下的振動，驅(qū)動高頻正弦載波用于對信號的調(diào)制。將與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間的并聯(lián)電容上，能夠克服微機(jī)械陀螺加工精度誤差引起的驅(qū)動電容不匹配而引起的驅(qū)動不穩(wěn)定、提升微機(jī)械陀螺的檢測精度和可靠性。
[0020]本發(fā)明用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置為本發(fā)明用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置方法對應(yīng)的裝置，包含實(shí)現(xiàn)本發(fā)明用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法對應(yīng)的電路元器件及其連接關(guān)系，因此也具有本發(fā)明用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法相同的技術(shù)效果，故在此不再贅述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例方法的原理示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例裝置的框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖例說明:1、低頻/[目號獲取電路；11、電容電壓轉(zhuǎn)換電路；12、聞通濾波電路；13、解調(diào)電路；14、低通濾波電路；15、移相電路；2、并聯(lián)電容。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法的實(shí)施步驟如下:
[0025]I)預(yù)先在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相對等；
[0026]2)將微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)、移相生成低頻信號，微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波三部分組成，低頻信號與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相；
[0027]3)將低頻信號加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置的并聯(lián)電容上來抵消由于加工誤差而引起的驅(qū)動電容不匹配，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。
[0028]本實(shí)施例在電路上與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動電容等效的位置并聯(lián)一個(gè)并聯(lián)電容，輸出電壓經(jīng)調(diào)制解調(diào)后可得到與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的輸出信號，將此信號反饋到并聯(lián)電容上，這樣便可以調(diào)節(jié)由并聯(lián)電容一端輸入的驅(qū)動電壓大小，通過直流偏置電壓和交流驅(qū)動電壓、驅(qū)動高頻正弦載波共同驅(qū)動微機(jī)械陀螺，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電路穩(wěn)定控制?？梢酝ㄟ^并聯(lián)電容來抵消由于加工精度而引起的驅(qū)動電容的不匹配，提高驅(qū)動穩(wěn)定性。
[0029]本實(shí)施例中，步驟I)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容具體是指:在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+并聯(lián)布置并聯(lián)電容，使得正極等效電容Cd+、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容cd_的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相對等；或者在驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容cd_并聯(lián)布置并聯(lián)電容，使得負(fù)極等效電容cd_、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的正極等效電容cd+的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相對等。
[0030]本實(shí)施例中，步驟2)的詳細(xì)步驟如下:
[0031]2.1)將微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號進(jìn)行電容電壓轉(zhuǎn)換(C/V轉(zhuǎn)換)；
[0032]2.2)將電容電壓轉(zhuǎn)換后的電壓信號進(jìn)行高通濾波提取其中的高頻信號；
[0033]2.3)將提取得到的高頻信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號；
[0034]2.4)將解調(diào)得到的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號;
[0035]2.5)將與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號。
[0036]本實(shí)施例的步驟3)將低頻信號加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置的并聯(lián)電容上。微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由三部分組成:直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波，對微機(jī)械陀螺的驅(qū)動電容兩極所施加的電壓Vd+和vd_如式⑴所示。
\Vd^Vd+Vasinmxt + Efdsmwfdt
[0037]{.Cl) \l^ =Vd-V SmWJ-ElilSinOJiJ
[0038]式(I)中,Vd表示直流偏置電壓,Va sin ωχ?表示交流驅(qū)動電壓,Efd sincofdt則表示驅(qū)動高頻正弦載波。
[0039]如圖2所示，本實(shí)施例用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置包括低頻信號獲取電路I和并聯(lián)電容2，并聯(lián)電容2并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相對等，低頻信號獲取電路I根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)、移相生成低頻信號，低頻信號與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相，低頻信號獲取電路I將低頻信號加載到并聯(lián)電容2上來抵消由于加工誤差而引起的驅(qū)動電容不匹配，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。
[0040]本實(shí)施例中，并聯(lián)電容2并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間具體是指:并聯(lián)電容2與微機(jī)械陀螺的的驅(qū)動極板的正電容Cd+并聯(lián)布置，使得正電容Cd+、并聯(lián)電容2兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的負(fù)電容Cd_的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相對等；或者并聯(lián)電容2與微機(jī)械陀螺的的驅(qū)動極板的負(fù)電容Cd_并聯(lián)布置，使得負(fù)電容Cd_、并聯(lián)電容2兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的正電容Cd+的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相對等。
[0041]本實(shí)施例中，低頻信號獲取電路I包括依次相連的電容電壓轉(zhuǎn)換電路11、高通濾波電路12、解調(diào)電路13、低通濾波電路14、移相電路15，電容電壓轉(zhuǎn)換電路11將微機(jī)械陀螺輸出信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，高通濾波電路12將電容電壓轉(zhuǎn)換電路11輸出的電壓信號進(jìn)行高通濾波提取其中的高頻信號，解調(diào)電路13將高通濾波電路12輸出的高頻信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號，微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波三部分組成，低通濾波電路14將解調(diào)電路13輸出的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號，移相電路15將低通濾波電路14輸出的低頻信號進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號，移相電路15的輸出端與并聯(lián)電容2的兩極相連。
[0042]本實(shí)施例中，電容電壓轉(zhuǎn)換電路11的輸出電壓如式⑵所示。
r -, T/ _ K+Cd+ + Vd—cd— _ Vd (Crf+ + Crf_) + (Va sincoxt + E0 sinmfdt)(Cd+ -CrfJ…
[0043]yc =----=----
WW
[0044]式⑵中，Vc表不電容電壓轉(zhuǎn)換電路11的輸出電壓信號，Vd+和Vd_表不微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板兩極的加載電壓，Cd+表示微機(jī)械陀螺驅(qū)動極板的正極等效電容，Cd_表示微機(jī)械陀螺驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容，Cf表示圖2所示電容電壓轉(zhuǎn)換電路11中電容Cf的電容值，Vd表示直流偏置電壓，Va sincoxt表示交流驅(qū)動電壓，Efd sincofdt則表示驅(qū)動高頻正弦載波。
[0045]本實(shí)施例中，高通濾波電路12用于將電容電壓轉(zhuǎn)換電路11的輸出電壓信號V。進(jìn)行高通濾波剔除直流電壓信號與頻率為ωχ的低頻信號后，其輸出電壓信號如式(3)所示。
KhEgSincoj -AC.,
[0046]Vch 二 - h β ~-1 3)


/
[0047]式(3)中，Vch表示高通濾波電路12的輸出電壓信號，Kh表示高通濾波電路12的電壓放大倍數(shù)，Efd Sincofdt則表示驅(qū)動高頻正弦載波，Λ Cd表示微機(jī)械陀螺驅(qū)動極板的正極等效電容、負(fù)極等效電容之間的差值，Cf表示圖2所示電容電壓轉(zhuǎn)換電路11中電容Cf的電容值。
[0048]本實(shí)施例中，解調(diào)電路13用于將高通濾波電路12的輸出電壓信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號。因?yàn)槲C(jī)械陀螺的驅(qū)動極板的正極等效電容、負(fù)極等效電容之間的差值A(chǔ)Cd與驅(qū)動軸向的位移有關(guān)，當(dāng)陀螺系統(tǒng)工作頻率為驅(qū)動模態(tài)固有頻率時(shí)，其變化頻率為驅(qū)動模態(tài)諧振頻率ωχ，且ACd幅值為常數(shù)。因此，可假設(shè)有式(4)。
AC,
[0049]—^ = Κ,I cos a)J(4)
/
[0050]式(4)中，ACd表示微機(jī)械陀螺驅(qū)動極板的正極等效電容、負(fù)極等效電容之間的差值，Cf表示圖2所示電容電壓轉(zhuǎn)換電路11中電容Cf的電容值，Kd表示驅(qū)動軸向相對電容變化量與驅(qū)動軸向位移幅值的比例系數(shù)，ωχ表示驅(qū)動模態(tài)諧振頻率。根據(jù)式(4)則可得到式
(5)。因此，解調(diào)電路13將Vdl進(jìn)行乘法解調(diào)得到的輸出電壓信號Vde如式(6)所示。
[0051]Vch = Kd.Kh.Efd.sin ω fdt.cos ω xt (5)
[0052]式(5)中,Veh表不高通濾波電路12的輸出電壓信號,Kd表不驅(qū)動軸向相對電容變化量與驅(qū)動軸向位移幅值的比例系數(shù)，Kh表示高通濾波電路12的電壓放大倍數(shù)，Efd表示驅(qū)動高頻正弦載波的幅值，sincofdt表示驅(qū)動高頻正弦載波的相位，ωχ表示驅(qū)動模態(tài)諧振頻率。
[0053]Vde = Kd.Kh.Efd2.sin2 ωΜ?.cos ωχ? (6)
[0054]式(6)中,Vde表不解調(diào)電路13的輸出電壓信號,Kd表不驅(qū)動軸向相對電容變化量與驅(qū)動軸向位移幅值的比例系數(shù)，Kh表示高通濾波電路12的電壓放大倍數(shù)，Efd表示驅(qū)動高頻正弦載波的幅值，sincofdt表示驅(qū)動高頻正弦載波的相位，ωχ表示驅(qū)動模態(tài)諧振頻率。
[0055]本實(shí)施例中，低通濾波電路14用于將解調(diào)輸出的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號V-。濾波后的輸出電壓信號Vde。如式(7)所示。
K,-K.- K -E,,2、
_] Vdeo 二?！?COS.,⑴
[0057]式(7)中，&表示驅(qū)動軸向相對電容變化量與驅(qū)動軸向位移幅值的比例系數(shù)，Kh表示高通濾波電路12的電壓放大倍數(shù)，Kse為低通濾波器的放大倍數(shù)，Efd則表示驅(qū)動高頻正弦載波的幅值，ωχ表示驅(qū)動模態(tài)諧振頻率。低通濾波電路14得到的低頻信號與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同，但是在相位上存在著偏差，因此需要進(jìn)一步通過移相電路15進(jìn)行移相處理，將低通濾波電路14的輸出電壓信號Vde。經(jīng)移相后反饋到輸入端的并聯(lián)電容上即可實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動的穩(wěn)定控制。移相電路15將低通濾波輸出的與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號Vdeo進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號，將低頻信號作為直流偏置電壓加載到并聯(lián)電容，通過直流偏置電壓和交流驅(qū)動電壓、驅(qū)動高頻正弦載波共同驅(qū)動微機(jī)械陀螺。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法，其特征在于實(shí)施步驟如下: 1)預(yù)先在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容cd_兩者的電容值相等； 2)將微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)、移相生成低頻信號，微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波三部分組成，所述低頻信號與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相； 3)將所述低頻信號加載到并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置的并聯(lián)電容上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，所述步驟I)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間布置并聯(lián)電容具體是指:在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+并聯(lián)布置并聯(lián)電容，使得正極等效電容Cd+、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容Cd_的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相等；或者在驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容Cd_并聯(lián)布置并聯(lián)電容，使得負(fù)極等效電容Cd_、并聯(lián)電容兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，所述步驟2)中將微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)生成低頻信號的詳細(xì)步驟如下: 2.1)將微機(jī)械陀螺輸出的信號進(jìn)行電容電壓轉(zhuǎn)換； 2.2)將電容電壓轉(zhuǎn)換后的電壓信號進(jìn)行高通濾波提取其中的高頻信號； 2.3)將提取得到的高頻信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號； 2.4)將解調(diào)得到的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號; 2.5)將與驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號。
4.一種用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于:包括低頻信號獲取電路(I)和并聯(lián)電容(2)，所述并聯(lián)電容(2)并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相等，所述低頻信號獲取電路(I)根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出的電壓信號經(jīng)調(diào)制解調(diào)、移相生成低頻信號，所述低頻信號與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相，并將所述低頻信號加載到并聯(lián)電容⑵上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于，所述并聯(lián)電容(2)并聯(lián)在微機(jī)械陀螺的驅(qū)動極板間具體是指:所述并聯(lián)電容(2)與微機(jī)械陀螺的的驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+并聯(lián)布置，使得正極等效電容Cd+、并聯(lián)電容(2)兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容Cd_的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相等；或者所述并聯(lián)電容(2)與微機(jī)械陀螺的的驅(qū)動極板的負(fù)極等效電容Cd_并聯(lián)布置，使得負(fù)極等效電容Cd_、并聯(lián)電容⑵兩者的電容值之和等于驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+的電容值，使得驅(qū)動極板的正極等效電容Cd+、負(fù)極等效電容Cd_兩者的電容值相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于微機(jī)械陀螺的驅(qū)動穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于，所述低頻信號獲取電路(I)包括依次相連的電容電壓轉(zhuǎn)換電路(11)、高通濾波電路(12)、解調(diào)電路(13)、低通濾波電路(14)、移相電路(15)，所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路(11)將微機(jī)械陀螺輸出的電容信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，所述高通濾波電路(12)將電容電壓轉(zhuǎn)換電路(11)輸出的電壓信號進(jìn)行高通濾波提取其中的高頻信號，所述解調(diào)電路(13)將高通濾波電路(12)輸出的高頻信號進(jìn)行乘法解調(diào)得到低頻信號，微機(jī)械陀螺的驅(qū)動信號由直流偏置電壓、交流驅(qū)動電壓和驅(qū)動高頻正弦載波三部分組成，所述低通濾波電路(14)將解調(diào)電路(13)輸出的低頻信號進(jìn)行低通濾波得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同的低頻信號，所述移相電路(15)將低通濾波電路(14)輸出的低頻信號進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，得到與微機(jī)械陀螺的驅(qū)動模態(tài)固有頻率相同、且與驅(qū)動微機(jī)械陀螺的交流驅(qū)動電壓同相的低頻信號，所述移相電路(15)的輸出端與并聯(lián)電容(2)的兩極相連。
【文檔編號】G01C19/5776GK104296738SQ201410604008
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】吳學(xué)忠, 陳志華, 肖定邦, 侯占強(qiáng), 何漢輝, 李文印, 王興華 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)