[發(fā)明專(zhuān)利]微機(jī)械單振子三軸陀螺儀的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810077617.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108332733B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃占喜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 珠海全志科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01C19/5691
• 分類(lèi)號(hào): G01C19/5691;G01C19/5776
• 代理公司: 深圳市君之泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44366
• 代理人: 張丕陽(yáng)

1.一種微機(jī)械單振子三軸陀螺儀的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)裝置，包括單振子三軸陀螺儀、驅(qū)動(dòng)模塊和檢測(cè)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊、檢測(cè)模塊和陀螺儀之間電連接，陀螺儀包括振子（1）和驅(qū)動(dòng)電極（4、5、6、7），所述振子（1）用四根支撐梁（3）固定在萬(wàn)向節(jié)（2）上，所述振子（1）在x軸和y軸上進(jìn)行彈性振動(dòng)，所述萬(wàn)向節(jié)（2）為錨點(diǎn)，設(shè)置于振子（1）中心，振子（1）為x軸和y軸對(duì)稱(chēng)的圓環(huán)形或多邊環(huán)形；驅(qū)動(dòng)電極（4、5、6、7）和振子（1）構(gòu)成x軸角振動(dòng)諧振器和y軸角振動(dòng)諧振器，驅(qū)動(dòng)模塊連接陀螺儀的驅(qū)動(dòng)電極（4、5、6、7）和振子（1），所述驅(qū)動(dòng)模塊包括三個(gè)環(huán)路，其中，所述x軸角振動(dòng)諧振器、y軸角振動(dòng)諧振器、跨阻放大器和鎖相環(huán)模塊構(gòu)成第一環(huán)路，自動(dòng)增益控制模塊、跨阻放大器和所述x軸角振動(dòng)諧振器構(gòu)成第二環(huán)路，自動(dòng)增益控制模塊、跨阻放大器和所述y軸角振動(dòng)諧振器構(gòu)成第三環(huán)路，其中所述第一環(huán)路用于驅(qū)動(dòng)所述x軸角振動(dòng)諧振器和所述y軸角振動(dòng)諧振器作同頻振動(dòng)，第二環(huán)路用于使x軸角振動(dòng)諧振器的振幅恒定，所述第三環(huán)路用于使所述y軸角振動(dòng)諧振器的振幅恒定，所述第一環(huán)路、第二環(huán)路和第三環(huán)路形成為閉環(huán)，所述三個(gè)環(huán)路之間電連接，所述檢測(cè)模塊用于檢測(cè)出所述陀螺儀的角速度輸出量；

所述振子（1）表面上設(shè)置有多個(gè)振子電極V_dc（12），在所述多個(gè)振子電極V_dc（12）上方排布多個(gè)固定電極（4、5、6、7、8、9、10、11），所述多個(gè)振子電極V_dc（12）與所述多個(gè)固定電極（4、5、6、7、8、9、10、11）一一對(duì)應(yīng)，所述多個(gè)固定電極（4、5、6、7、8、9、10、11）包括四個(gè)驅(qū)動(dòng)電極V_x+（4）、V_x-（5）、V_y+（6）、V_y-（7）和四個(gè)檢測(cè)電極V_zx+（8）、V_zx-（9）、V_zy+（10）、V_zy-（11），所述驅(qū)動(dòng)電極V_x+（4）、V_x-（5）、V_y+（6）、V_y-（7）和所述檢測(cè)電極V_zx+（8）、V_zx-（9）、V_zy+（10）、V_zy-（11）相互交替分布，所述驅(qū)動(dòng)電極V_x+（4）、V_x-（5）和所述振子（1）構(gòu)成所述x軸角振動(dòng)諧振器，用于所述振子（1）的x軸驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所述振子（1）在所述x軸的振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電極V_y+（6）、V_y-（7）和振子構(gòu)成一個(gè)y軸角振動(dòng)諧振器，用于所述振子（1）的y軸驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所述振子（1）在所述y軸的振動(dòng)。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)所述x軸角振動(dòng)諧振器和所述y軸角振動(dòng)諧振器作同頻振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生控制變量V、驅(qū)動(dòng)諧振頻率和相位，當(dāng)有將角速度輸入時(shí)，所述檢測(cè)電極Vzx+、Vzx-、Vzy+、Vzy-和所述多個(gè)振子電極V_dc（12）之間的電容產(chǎn)生相應(yīng)的電容變化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-，其中，所述鎖相環(huán)模塊由相位探測(cè)器、低通濾波器、壓控振蕩器組成，所述控制變量V是所述鎖相環(huán)模塊中的低通濾波器的輸出信號(hào)。

3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述電容變化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-和所述控制變量V、所述驅(qū)動(dòng)諧振頻率和所述相位輸入到所述檢測(cè)模塊，經(jīng)過(guò)所述檢測(cè)模塊處理后得到所述角速度輸出量。

4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述鎖相環(huán)模塊中所述低通濾波器的輸出信號(hào)V與所述陀螺儀在z軸的角速度有關(guān)，用于測(cè)量z軸角速度。

5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述自動(dòng)增益控制模塊由整流器、低通濾波器，比例積分控制器組成，所述x軸角振動(dòng)諧振器通過(guò)所述自動(dòng)增益控制模塊實(shí)現(xiàn)振幅恒定。

6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：將所述鎖相環(huán)模塊的輸出信號(hào)V進(jìn)行相移，輸入y軸角振動(dòng)諧振器作為參考驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述y軸角振動(dòng)諧振器的頻率與所述x軸角振動(dòng)諧振器的頻率相同，振幅恒定。