振动式微陀螺正交误差自补偿方法.pdf

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1、第25卷第9期传感技术学报VoI．25No．9CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSep．20122012年9月TheSelf-CompensationMethodforEliminatingQuadratureErroroftheVibratoryMicro·GyroscopeLIUXue，CHENZhihua，XIAODingbang，WUXuezhong，SUJianbin，HOUZhanqiang，HEKun(CollegeofMechatroniesEngineeringandAutomation，NationalUniversi

2、tyofOeferiseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Thequadratureerrorresultsinpoorzerobiasstability，toimprovetheperformanceofthemicro—gyroscopethequadratureerrormustbereduced．Thekineticequationcontainsthecross—couplingerrorindrive—modeandsense-modewereintroduced，theexpressionsofthequadra

3、tureerorinducedbythecross—couplingwereanalyzed．Asimple，yeteffectiveapproachtosuppressthequadratureerorwaspresented．Theamplitudeofthequadratureerrorhadbeenpickeduptoamplitudemodulatethedisplacementofthedrive-mode，thenitisinjectedintotheoutputofthesense—mode，thusthequadraturaerorcanbeself_co

4、mpensated．Experimentalresultsshowthattheproposedsolutiondeerea—sesthezerobiasoutputfrom784mVto2mVandincreasesthestabilityofzerobiasfrom75。／hto34．o／h．Keywords：MEMS；quadratureeror；self—compensation；vibratorymicro—gyroscope；cross—coupling；EEACC：7630；2575doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．09．00

5、9振动式微陀螺正交误差白补偿方法术刘学，陈志华，肖定邦，吴学忠，苏剑彬，侯占强，贺琨(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙410073)摘要：微陀螺正交误差会影响陀螺的零偏稳定性，为了提高微陀螺的性能，必须减小正交误差。针对正交误差处理中存在的问题，推导了包含交叉耦合误差效应的驱动模态和检测模态的动力学方程，研究了交叉耦合误差引起的正交误差表达式，提出了一种正交误差闭环控制自补偿方法。通过将经正交误差幅值调幅控制的驱动位移信号闭环反馈作用到检测模态的输出，实现正交误差的自补偿。制作PCB电路测试了微陀螺的性能。正交误差自补偿后微陀螺零偏输出均值从778mV减小到了2m

6、V，零偏稳定性从75。／h提高到了34．5。／h。实验结果表明，此方法是可行的。关键词：微机电系统；正交误差；自补偿；振动式微陀螺；交叉耦合中图分类号：TN492文献标识码：A文章编号：1004-1699(2012)09-1221-05微陀螺具有体积小、重量轻、成本低，易于实现批加较大的振动力信号，影响敏感输出。因此为了提高量生产等特点，在惯性制导系统中具有广泛应用，是振动式微陀螺性能，必须消除正交误差的影响。惯性传感器发展的热点方向之一。振动式微陀螺的目前有关消除正交误差影响的文献，大都通过微结构采用体硅或表面硅加工工艺制作而成，加工中对检测轴输出进行同步解调的方法或者设

7、计解的制造误差和残余应力会使敏感质量块的质心运动耦的微陀螺结构来消除正交误差J。同步解调方轨迹不能和驱动／检测轴完全重合J，造成驱动轴方法选取微陀螺的检测轴位移信号与驱动轴位移信号向和检测轴方向不完全垂直，驱动模态与检测模态交经移相所得的参考信号进行乘法运算再经由低通滤叉耦合，产生同相误差信号和正交误差信号。其中正波得到。然而由于现有模拟电路中移相器的精度限交误差信号是振动式微陀螺信号检测的主要误差制以及电路中电子元件输出漂移的影响，移相角度源]，其大小将直接影响到陀螺仪的最终性能J。正会发生变化。因此仅采用同步解