硅微半球陀螺结构与制造方法及其接口电路设计

针对微半球陀螺加工对称性差的问题,提出了自对准球形电极的多晶硅半球谐振器架构,实现了电极与谐振器相同曲率的一体化成型工艺,从而确保了谐振器的对称性。为使谐振器具有较大的驱动和检测电容,电极和外壳之间的间隙由牺牲层制成,电容间隙均匀且达到了1.5μm。接口控制电路采用基于FPGA的数字化设计,发挥了数字系统信噪比高和开发灵活的优势,实现了开环扫频、锁相环、自动增益控制、交流正交抑制等核心功能。实验结果表明,该陀螺的品质因数达到了42554,谐振频率为5.130kHz和5.128kHz,零偏稳定性达到了3.4°/hr。     

陀螺标度因数与输入轴失准角解耦测试研究

基于小角度近似的传统陀螺仪测试方法,不再适用于MEMS陀螺仪标度因数和输入轴失准角的测试。通过研究陀螺标度因数与输入轴失准角之间的耦合关系,提出了解耦测试原理,建立了严格的数学模型,针对该原理设计了解耦测试设备和方法;应用有约束多元非线性最小二乘问题解法实现了解耦解算。解耦原理计算机仿真和模拟MEMS陀螺仪的半物理仿真结果均表明,该方法能精确实现测试参数的解耦,解耦精度不受输入轴失准角大小的影响。本方法优于传统方法,尤其适用于大输入轴失准角的MEMS陀螺仪。     

一种改进的高精度硅微陀螺仪闭环驱动方案研究

提出了一种改进的高精度硅微陀螺仪闭环自激驱动方案。该方案对相角进行了优化控制，消除了驱动频率和驱动模态固有频率的相对频差影响，实现了闭环驱动的相角和增益条件的解耦。利用闭环回路中直流控制量与驱动力间的非线性关系，实现闭环自激控制。试验结果表明，1小时内，驱动频率变化的均方差为0．009Hz，相对变化量为2．2ppm；驱动幅度变化的均方差为0．0025mV，相对变化量为15ppm。由此可见，本方案使驱动频率和幅度稳定性得到了极大提高。     

用三轴转台辨识陀螺仪误差模型系数时的速率试验设计

介绍了用三轴转台的匀角速率功能标定捷联陀螺仪的动态误差模型系数的方法。首先计算了陀螺仪的输出，陀螺仪的误差模型系数以及三轴转台三轴同时施加的角速率的函数关系。其次在给定不同的中、内环角速率比时，用傅立叶分析的方法得出了陀螺仪输出的各次谐波幅值与动态误差模型系数的关系，以及相应的结构矩阵和信息矩阵。最后根据信息矩阵行列式值与外环角速率的关系，选定了标定陀螺仪动态误差模型系数时的最优三轴速率试验计划。     

陀螺寿命试验计算机监测设备

介绍了陀螺寿命试验计算机监测设备的设计方案。此监测设备的研制目的是为了用于在长期、连续工作条件下，自动监控多个单自由度陀螺的运转情况，完成寿命试验。在进行设备可靠性分析的基础上，给出了其硬件实现。     

数字式精密温控对FOG IMU性能的影响

以战术级光纤陀螺(FOG, Fiber-Optic Gyro)惯性测量组合(IMU, Inertial Measurement Unit)为研究对象,分析了环境温度与其测量精度的关系.为抑制外界温度对IMU的干扰,提出了一种实用的IMU温度控制方法,即根据IMU的热分析与仿真,优化温度控制方案和控制算法,并依此方法为IMU设计了基于模糊PID(Proportion Integration Differentiation)算法的数字式温控系统,研究了有温控和无温控对陀螺和加速度计测量精度的影响.试验表明,对IMU进行精密温控,改善了惯性器件的热环境,有助于提高IMU的综合性能.      

一种框架误差推导的新方法

二自由度陀螺仪使用中存在框架误差不是一个新问题,以往推求框架误差表达式时过程繁,易出错,且没有与不同定义的欧拉角联系起来;原则上欧拉角组有12种,不同定义的欧拉角框架误差表达式不同。陀螺仪在运载体上有六种安装方式,文中介绍推导框架误差表达式的简易方法,它不因欧拉角定义不同而带来麻烦。     

利用法拉第效应的带有缠绕单模光纤闭环工作的谐振腔型光纤陀螺

本文提出一和中在腔内对于相向传播的光束利用法拉第效应作为非互易物理效应的新方法。这种装置结构简单且不需要昂贵的设备。     

用于直升机振动控制的主动调谐式吸振器研究

振动问题是直升机设计中的难题,会导致机体结构疲劳、舒适性降低和高噪声等问题。通常的单桨叶控制方案由于受压电驱动器机电性能的限制而难以实现。智能弹簧是一种采用单桨叶控制原理的主动调谐式吸振器,它通过压电驱动器自适应控制桨叶根部的结构阻抗,达到振动控制目的。建立了智能弹簧的简化模型,对其谐波响应控制特性进行研究;采用频率分析和数字信号合成技术产生参考信号,在DSP平台上设计自适应陷波算法对智能弹簧驱动器组件进行控制;模拟和风洞实验结果均表明智能弹簧能够在较宽频率范围内对桨叶的谐波响应进行有效控制,验证了通过主动阻抗控制实现直升机桨叶振动控制的可行性。