[發明專利]一種MEMS陀螺結構關鍵參數自動測試方法

有效

• 申請號: 201410554776.8
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN105571612B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 崔健;林夢娜;王曉磊;郭中洋;楊軍
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

1.一種MEMS陀螺結構關鍵參數自動測試方法，適用于包含兩個工作模態結構MEMS陀螺的結構關鍵參數的測試，所述兩個工作模態結構為驅動模態結構和檢測模態結構；所述驅動模態結構包括驅動模態驅動結構、驅動模態振動結構和驅動模態振動拾取結構；所述檢測模態結構包括檢測模態驅動結構、檢測模態振動結構和檢測模態振動拾取結構；所述結構關鍵參數包括：驅動模態的諧振頻率f_d、驅動模態的品質因數Q_d、驅動模態和檢測模態的耦合電壓比；

其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1)在MEMS陀螺驅動模態的驅動結構電極上施加白噪聲電壓激勵產生驅動力；

步驟2)將MEMS陀螺驅動模態的振動拾取結構電極連接前置讀出電路；前置讀出電路讀取陀螺輸出的電壓變化量，獲得陀螺驅動模態的響應曲線；所述響應曲線采集到數字信號處理器中進行FFT處理，獲得驅動模態的諧振頻率f_d；

步驟3)以步驟2)得到的諧振頻率f_d構造正弦波，施加在驅動模態的驅動結構電極上，在確定陀螺起振后，采集驅動模態和檢測模態前置讀出電路的輸出電壓，獲得耦合比；

步驟4)撤除正弦波激勵，由衰減曲線計算出驅動模態的品質因數Q_d；

在完成步驟3)后，撤除正弦波激勵，驅動模態的前置讀出電路輸出陀螺振動衰減曲線，由衰減曲線計算出驅動模態的品質因數Q_d。

2.如權利要求1所述的一種MEMS陀螺結構關鍵參數自動測試方法，其特征在于：所述結構關鍵參數還包括：檢測模態的諧振頻率f_s、檢測模態的品質因數Q_s；所述方法還包括如下步驟：

步驟5)在MEMS陀螺檢測模態的驅動結構電極上施加白噪聲電壓激勵產生驅動力；

步驟6)將MEMS陀螺檢測模態的振動拾取結構電極連接前置讀出電路；前置讀出電路讀取陀螺輸出的電壓變化量，獲得陀螺檢測模態的響應曲線；所述響應曲線采集到數字信號處理器中進行FFT處理，獲得檢測模態的諧振頻率f_s；

步驟7)以步驟6)得到的諧振頻率f_s構造正弦波，施加在陀螺檢測模態的驅動結構電極上，在確定陀螺起振后，撤除正弦波激勵，檢測模態的前置讀出電路輸出陀螺振動衰減曲線，由衰減曲線計算出檢測模態的品質因數Q_s。

3.如權利要求2所述的一種MEMS陀螺結構關鍵參數自動測試方法，其特征在于：

在測試驅動模態的品質因數Q_d以及檢測模態的品質因數Q_s時，使用如下方法：

設y1為陀螺起振、然后撤除正弦波激勵之后，前置讀出電路輸出的陀螺振蕩衰減曲線，則有：

式中f為諧振頻率，進行指數擬合，得到陀螺的品質因數Q。