[發明專利]一種微機電陀螺正交耦合誤差抑制電路

有效

• 申請號: 202210019836.0
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114427854B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 馬高印;申燕超;張菁華;劉飛;周紅芳;楊星輝;梁文華
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56;G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種微機電陀螺正交耦合誤差抑制電路，包括：C/V轉換電路、放大電路、可調移相電路、相敏解調電路、控制器以及反饋加力電路；C/V轉換電路根據檢測電容陣列產生的電流信號轉換成電壓信號；放大電路與C/V轉換電路連接以放大電壓信號；可調移相電路用于相位調整輸出解調波；相敏解調電路分別與放大電路和可調移相電路連接以根據放大后的電壓信號和解調波進行相敏解調；控制器與相敏解調電路連接以根據相敏解調后的電壓信號輸出控制信號；反饋加力電路與控制器連接以根據控制信號向微機電陀螺的檢測電容陣列輸出正交抑制電壓。應用本發明的技術方案，能夠解決現有技術中微機電陀螺的正交耦合誤差大導致微機電陀螺的綜合性能降低的技術問題。

技術領域

本發明涉及微機電陀螺誤差抑制技術領域，尤其涉及一種微機電陀螺正交耦合誤差抑制電路。

背景技術

近十年來，硅微機電陀螺以小體積、低功耗、高精度和低成本等特點，在國內外的工業穩定平臺、工業無人機、測繪等領域得到了快速發展及應用。以挪威Sensonor公司的經典型號STIM300?IMU為例，其內部的陀螺儀在±400°/s量程下已經達到0.3°/h的零偏穩定性。在國內，主流的硅微機電陀螺樣機的零偏穩定性也達到1°/h～10°/h。陀螺精度的進一步提升受到微加工工藝誤差、測控電路誤差和工作環境變化等因素影響，制約零偏穩定度、噪聲水平、全溫零位變化等指標的進一步提升，現有技術中微機電陀螺的正交耦合誤差較大導致微機電陀螺的綜合性能降低。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

本發明提供了一種微機電陀螺正交耦合誤差抑制電路，該微機電陀螺正交耦合誤差抑制電路包括：C/V轉換電路、放大電路、可調移相電路、相敏解調電路、控制器以及反饋加力電路；C/V轉換電路根據檢測電容陣列產生的電流信號轉換成電壓信號；放大電路與C/V轉換電路連接以放大電壓信號；可調移相電路用于相位調整輸出解調波；相敏解調電路分別與放大電路和可調移相電路連接以根據放大后的電壓信號和解調波進行相敏解調；控制器與相敏解調電路連接以根據相敏解調后的電壓信號輸出控制信號；反饋加力電路與控制器連接以根據控制信號向微機電陀螺的檢測電容陣列輸出正交抑制電壓。

進一步地，可調移相電路采用可變時延法或兩級單回路構成的變容二極管調相電路。

進一步地，兩級單回路構成的變容二極管調相電路包括耦合電阻、第一耦合電容和變容二極管電路，驅動檢測電壓輸入Ui依次經過耦合電阻和第一耦合電容進入變容二極管電路。

進一步地，變容二極管電路包括第一級諧振調相電路、第二級諧振調相電路和第二耦合電容，第一級諧振調相電路與第一耦合電容連接，第二耦合電容將第一級諧振調相電路的調相輸出耦合至第二級諧振調相電路，第二級諧振調相電路輸出解調波。

進一步地，第一級諧振調相電路包括第一電阻、第一電感、第一變容二極管和第一電容，第一電阻與第一電感并聯后與第一電容串聯，再與第一變容二極管并聯；第二級諧振調相電路包括第二電阻、第二電感、第二變容二極管和第二電容，第二電阻與第二電感并聯后與第二電容串聯，再與第二變容二極管并聯，，第二變容二極管的負極輸出解調波。

進一步地，變容二極管電路還包括第三電容、第三電阻和第四電阻，調制信號Uw依次通過第三電容和第三電阻耦合至第一變容二極管和第二變容二極管的負極，直流偏置電壓Udc通過第四電阻加載至第一變容二極管和第二變容二極管的負極。

進一步地，相敏解調電路包括乘法器和低通濾波器，乘法器分別與放大電路、可調移相電路和低通濾波器連接。

進一步地，控制器采用數字PI控制器或模擬PI控制器。