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双质量硅微机械陀螺的固有频率温度及特性研究

摘要：双质量硅微机械陀螺装置是根据计算机电控系统技术的主要原理内容

进行梳理的，并联合新型结构的调整措施实现整体小体积、轻质量、低耗能和荷

载水准的开发，使其能够全面抵受恶劣环境的摧残，并深度开拓适应汽车牵引系

统的支持潜力，促进行驶过程中的稳定校准功效，保证摄像机搭建校正下的创新

领域的完善。但实际的硅微机械振动式陀螺使用环节中受到一定耦合信号和温度

效应的影响，不利于其整体工作质量的开发能力得到展现。因此，需要利用科学

技术进行细致分析，争取全面改善该机械陀螺的性能，保证内部温度误差问题可

以得到有效解决，促进机械电控事业的综合发展。

关键词：双质量硅微机械陀螺；电耦合信号；温度效应；特性内容；现状分

析

前言：利用硅微机械陀螺的实际构造结构和工作原理进行融合分析，并开放

静电驱动设备实现系统动力中心的检测，保证在此基础上的固有运作频率能够满

足实际设备驱动的稳定效果，配合机械现实灵敏感应能力进行电耦合误差基础资

料的整理。在误差影响因素相对齐全的前提下，利用驱动频率调制整改技术进行

电耦合信号消除方案的整理，并联合适当的电路原理知识进行验证。

1.我国硅微机械陀螺仪研究技术的现状

根据国内各大知名院校的总体努力，对MEMS的基础技术原理和应用改革

做了必要的调整，尽管一切操作支持活动还只是停留在实验室样机试用状态，但

实际的陀螺仪温度稳定维持能度基本可以控制在每小时30度左右。针对现下需

要解决的实际问题就是全面拆解密闭腔内的电耦合误差布局，争取对温度误差分

布规律做到足够详细的处理，避免技术工艺的重复性覆盖，全面支撑电路的可靠

运行以及周围温度环境的适应能力。

1.1.电耦合误差现状的分析

硅微机械在振动式陀螺仪结构上做了一系列的调整，并且适当引用电路布局

电容的实际状况资料，实现驱动装置位移条件下的具体敏感输出信号的格式把

握。主要包括驱动位移状况和输入角终端的敏感信号的电耦合隐患问题，在整体

陀螺仪装置的信号输出环节中进行解析，其中可以作为利用的信号在输入角速度

的呼应标准并不是相当明确。在实际的电路运行结构中，这部分产生的信号十分

微弱，极易成为电耦合噪声环境背后的覆盖牺牲者，并且长期得不到全面挖掘

[1]。

1.2.温度误差问题的补充

在整体测控电路内部建立微弱信号检测电路设备，因为温度误差因素会使陀

螺仪的实际零位发生具体位置的偏移现象，内部品质因数也同时产生一定格局的

变化，加上干扰敏感因素的混乱性输出，造成机械陀螺仪信号输出性能受到强大

不良因素的制约抗拒。为了尽量维持硅微机械振动式陀螺仪的温度环境适应效

果，争取其稳定工作条件的效能，就必须充分掌握陀螺仪运行状态下的温度误差

隐患分布规律，主动从单个细致环节中探寻温度误差的控制改善技术。在惯性导

航系统的精度规范环境控制下，陀螺仪的温度问题愈演愈烈，为了校正补偿和控

制两个范围的工序，需要利用一定规模的平台多级温控措施进行分区、分段策略

的补充[2]。现在我国常用的调整方法主要是利用传统的PID数字技术控制手段

进行模糊因素优化处理，实现现在国内实际的陀螺仪装置的温度在60摄氏度之

间零上范围。

2.频率调制驱动技术和温度因素相结合的策略内容整理

2.1.电耦合误差的改善手段

为了获得优质的频率响应效果，在实际进行硅微型陀螺仪装置的设计过程

中，可以利用驱动支持引导信号与陀螺仪之间存在的固有频率值进行相近处理调

整，与检测模态的固有频率相接近。温度条件下的固有频率分布改进状况如下表

所示：

表1温度条件下的机械陀螺固有频率分布状况记录表

模态编号序列频率值f/kHz

11.4789

24.5613

34.7264

44.7219

57.6418

67.6452

2.2.基于温度传感器的实际温度效应补偿

温度控制技术的方案内容主要是利用半导体制冷片的恒温控制效果进行陀

螺仪装置和测控电路和单元结构封装隔热效能搭配，争取挽留密闭空间环境的适

应成果。但是，高温长期作用会给机械热噪声和部件热噪声带来放纵性延展，造

成元器件的负荷运转，长期作用下去将直接导致工作性能质量的下降。而利用适

当温度调整技术的传感器补偿装置，在适量分担电路结构功耗和小型化整改的前

提下，避免对元器件性能的损耗，