硅微陀螺仪的正交误差控制分析.pdf

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1、Electronictechnology●电子技术硅微陀螺仪的正交误差控制分析文／郑怡文白云晖彭超。拳考信号4c∞(矾+)致时，驻波就会出现漂移，本文对影响硅微陀螺仪的正陀螺仪随之会出现误差。交误差的主要因素进行了全面分以环形振子为例，设Q为有用信号4c饼甜析，并论述了如何减小由加工带正交信号4

2、j矾嚣号品质因数，W为为谐纛子来的正交误差。固有频率，T为时问常数，则品质因数O=WT，而阻图1：相干检测原理图尼会直接影响时间常数T的大小，因此不同的阻尼【关键词】硅微陀螺仪正交误差控制精度陀螺仪结构才是比较有效率的突破口。硅微陀值会

3、使振子的振幅发生变化，导致陀螺仪产生螺仪的结构性误差主要包括工艺离散性误差和误差。原理性误差。C．陀螺仪环形振子电极形状加工引致的误基于陀螺仪加速度计的舞蹈动作评分系(1)原理性误差与加工、测试、装配、差。振动环形陀螺仪的运行机理是通过敏感电统，利用硅微陀螺仪通过多节点网络采集各肢使用等后续因素无关，主要受陀螺仪的结构形极板间电容的变化来反应振型与振子位置变化体的加速度、角度信息，得到舞蹈动作过程中式和工作原理影响。原理性误差主要表现在两的信息。所以如果电级板贴合不够严密时，在肢体的实时位移坐标和姿态角度，实现对舞蹈方面：一是角

4、速度和角加速度造成的误差，二环形振子与电极板之间就会存在间隙，所检测动作的定量监测和姿态分析，为舞蹈教学中的是惯性矩不确定性引入的误差。但是通过完整到的电容信号就会夹杂噪声，振动环形陀螺仪主观评价提供客观指标参考。硅微陀螺仪具有的动力学方程式，可以优化陀螺仪的结构设计本身电容的输出信号就相对较弱，加工误差就成本低、轻薄短小、可批量生产、可靠性高、和参数，减少和控制硅微陀螺仪的原理性误差，会对电容影响相对增大，导致误差出现的可能数字化等优点，但是由于硅微机械陀螺仪是一所以在实际生产过程中，控制原理性误差对于性大大增加。次成型，无法

5、修正，因此相对误差会比较大，提高硅微陀螺仪的精度成效不大。d．陀螺仪振子质心偏离支撑中心引起的其正交误差主要是由原理性误差和加工误差引(2)硅微陀螺仪的加工误差。国内硅微误差。当环形振子绕中心定轴以固定角度旋转起的，一般情况下由加工导致的正交误差更明机械陀螺仪的加工技术和工艺相对来说还不够时，由于重力的作用，会导致不平衡力矩的存显。本文以振动环形硅微机械陀螺仪为例，基成熟，加之影响加工效果的因素多种多样，例在，不平衡力矩会影响环形振子的惯性，进而于动力学方程和矩阵理论为基础，分析正交误如硅微陀螺仪的加工形位误差、尺寸误差，硅影响

6、环形振子的势能发生变化。环形振子势能差的主要因素，并将从减小支承粱耧弹性系统等材料制备水平等，所以想要完全避免是不可引入了不确定因素，就会导致误差的产生。的驱动和敏感方向的耦合刚度系数两方面论述能的，只能通过合理的结构设计和精密的加工如何减小由加工带来的正交误差。2硅微陀螺仪正交误差的控制方法工艺进行有效弥补。硅微陀螺仪的工艺离散性1硅微陀螺仪正交误差形成的原因误差源主要有两点：一是生产过程中受力不平硅微陀螺仪误差产生的因素很多，其中衡，比如电级间隙引起的静电失衡；二是由于陀螺仪性正交误差影响最大，它与有用信号同1．1陀螺仪的等

7、级正交误差。这里只分析四种对正交误差影响比频且相位相差90，并远大于有用信号。国际上陀螺仪根据性能的不同可以划分较大的因素。2．1纠偏法为三个等级：惯性级、战术级和速率级，划分a．陀螺仪的稳定性，即陀螺的自转轴具有抵抗干扰力矩，保持惯性，稳定的朝着指定方标准如表l所示。纠偏法的原理是施加静电力将质量块“拉向运转，也叫定轴性。但是在实际生产、加工回”到中心位置，避免由于正交误差引起的在1．2误差源及机理分析过程中，受很多客观因素的影响，如加工水平、敏感轴方向的偏移，以此消除正交误差。在此材质、支承摩擦等，会引入干扰力矩使陀螺仪硅微

8、陀螺仪大部分处于中等精度。国内原理的指导下，可以在陀螺仪上加入两块反馈出现进动漂移，自转轴就会和原来的惯性空间硅微机械加工工艺还无法达到速率级的精度要电极，保证电极上的直流偏置交流电压与驱动方位出现偏离，影响陀螺仪的稳定性。例如，求，从工艺上来说在短时间内很难有重大突破，电压同频，就可以通过改变电压大小来控制质当生产工艺导致陀螺仪环形振子密度和质量不因此从减少加工误差角度来说，合理设计硅微量块上的静电，达到消除正交误差的目的。均匀时，环形振子的转动惯量就无法保持一致表1性，从某种方面来说相当于产生了影响陀螺稳2．2结构解耦定性的

9、干扰力矩，陀螺仪就会出现进动漂移，结构解耦就是通过削弱或消除驱动模态参数速率级战术级惯性级检测电容也会随之发生变化，陀螺仪就会出现和敏感模态之间的相互干扰，从而减小正交误角度随机游走系误差。差。随着研发技术的不断进步，目前结构解耦数(>O．5O．5^-0．0O1