基于参数激励的MEMS环式陀螺驱动方法与实现钱磊;赵鹤鸣;张晓峰;徐大诚【摘要】MEMS环式陀螺仪是一种基于哥氏力效应设计出的测量角速度的惯性传感器,其性能与驱动模态直接相关;因此,在传统PLL-AGC驱动控制方法中引人参数激励信号,按照参数激励法驱动陀螺仪,陀螺仪的剐度产生周期性变化,降低驱动信号从而抑制因电馈通导致的驱动端对敏感端产生的误差信号,提高陀螺仪灵敏度;对参数激励的效果进行研究,经实验表明,通过改变参数激励信号的参数,可在驱动响应稳定的前提下对驱动信号进行抑制,在实际测试中驱动信号的幅值下降22.75％.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2018(026)011【总页数】5页(P293-296,302)【关键词】MEMS环式陀螺;驱动方法;参数激励;电馈通【作者】钱磊;赵鹤鸣;张晓峰;徐大诚【作者单位】苏州大学微纳传感技术研究中心,江苏苏州 215006;苏州大学微纳传感技术研究中心,江苏苏州 215006;苏州大学微纳传感技术研究中心,江苏苏州215006;苏州大学微纳传感技术研究中心,江苏苏州 215006【正文语种】中文【中图分类】U666.10 引言陀螺仪是一种测量物体绕固定坐标轴旋转角速度的惯性传感器，驱动模态的稳定性是实现敏感模态角速度检测的前提。
目前，常用PLL-AGC控制陀螺驱动模态。
但是，由驱动电极和检测电极之间的寄生电容引起的电馈通信号频率与检测端的有用信号频率相同，会引起敏感检测时的误差，且此误差无法用纠偏法[1]、结构解耦法或调整电路结构减小[2]。
故本文在考虑到电极间馈通信号产生原因的基础上，通过对PLL-AGC控制中引入参数激励，实现对与敏感模态同频的驱动信号的抑制，降低驱动信号的幅值。
最终提高陀螺仪敏感模态的检测精度。
本文使用参数激励法对MEMS环式振动陀螺进行实物测试，通过测试，验证了该驱动方法的效果。
1 MEMS环式陀螺原理陀螺仪可分为转子陀螺仪、光学陀螺仪以及振动陀螺仪三类。
MEMS陀螺仪的原理与应用优势分析MEMS陀螺仪（Micro-Electro-Mechanical Systems gyroscope）是一种利用微机电系统技术制造的陀螺仪。
它基于微机电系统（MEMS）的原理，采用微型的加速度传感器和补偿器，用于测量和检测设备的角速度和方向变化。
下面将对MEMS陀螺仪的原理和应用优势进行详细分析。
MEMS陀螺仪的原理主要基于角动量守恒定律。
当一个物体绕一个固定点旋转时，其角动量保持不变。
因此，MEMS陀螺仪通过测量和检测旋转物体围绕固定点的角动量变化来确定其角速度和方向。
在MEMS陀螺仪中，有两个主要的工作原理：电容效应和表面波效应。
首先，电容效应原理是利用固定的电容和可移动电容之间旋转的部分引起的电容变化来测量角速度。
这种原理利用了微机电系统中的微小工作间隙和电容结构，当设备旋转时，旋转的部分会引起电容间距的变化，从而产生电容变化，进而通过电路将电容变化转换为电压变化，最终测量出角速度。
其次，表面波效应原理是利用固定的波导和通过旋转感应器引起的表面波频率变化来测量角速度。
MEMS陀螺仪将固定波导和可旋转感应器相互排列，波导的表面波频率与波导材料和尺寸相关，而旋转感应器的旋转将改变波导的尺寸，进而影响表面波频率。
因此，通过测量表面波频率的变化，可以获取设备的角速度和方向信息。
MEMS陀螺仪具有许多应用优势。
首先，它具有小型化和集成化的特点。
MEMS陀螺仪利用微机电系统技术制造，可以实现微型化和集成化，从而在体积和重量上具有明显的优势。
这使得MEMS陀螺仪可以广泛应用于移动设备、汽车电子、航空航天等领域，提高产品的性能和可靠性。
其次，MEMS陀螺仪具有高精度和高灵敏度。
由于MEMS陀螺仪基于微型加速度传感器和补偿器，可以实现高精度的角速度测量和方向检测。
这使得MEMS陀螺仪在导航系统、姿态控制和稳定系统等方面具有重要应用，可以提供精确的角度信息。
此外，MEMS陀螺仪具有低功耗和低成本的特点。
mems陀螺仪原理MEMS陀螺仪原理。
MEMS陀螺仪是一种微型的惯性传感器，它可以测量物体的旋转角速度。
它的原理基于微机电系统（MEMS）技术，利用微小的机械结构和电子器件来实现对旋转运动的测量。
在现代科技应用中，MEMS陀螺仪已经广泛应用于飞行器、导航系统、智能手机和运动控制等领域。
MEMS陀螺仪的工作原理主要基于角动量守恒定律和柯里奥利力效应。
当物体发生旋转运动时，其角动量会发生变化，而MEMS陀螺仪利用微小的振动结构来感知这种变化。
具体来说，MEMS陀螺仪包含一个微型的振动结构，当物体发生旋转时，振动结构会受到柯里奥利力的影响而产生微小的位移，通过测量这种位移的变化，就可以得到物体的旋转角速度。
MEMS陀螺仪通常由振动结构、传感器和信号处理电路组成。
振动结构可以是微型的悬臂梁或者石英振荡器，其主要作用是受到旋转运动的影响而产生微小的振动。
传感器则用来感知振动结构的位移变化，常见的传感器包括电容传感器和压阻传感器。
信号处理电路则负责对传感器采集到的信号进行放大、滤波和转换，最终得到旋转角速度的输出。
MEMS陀螺仪相比于传统的机械陀螺仪具有体积小、重量轻、功耗低和成本低的优势，因此在航空航天、汽车导航和消费电子产品中得到了广泛的应用。
同时，由于MEMS技术的不断进步，其精度和稳定性也在不断提高，使得其应用范围不断扩大。
然而，MEMS陀螺仪也存在一些局限性，例如温度漂移、震动干扰和零点漂移等问题，这些都会影响其测量精度和稳定性。
因此，在实际应用中，需要通过精密的校准和补偿算法来提高其性能。
总的来说，MEMS陀螺仪利用微机电系统技术实现了对旋转角速度的测量，其原理基于角动量守恒和柯里奥利力效应。
它在航空航天、导航系统和消费电子产品中得到了广泛的应用，但也面临着一些挑战，需要不断改进和完善。
随着技术的不断进步，相信MEMS陀螺仪在未来会有更广阔的发展前景。
