[发明专利]一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法

权利要求书

1.一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法，其特征是，基于现有的微型机械陀螺仪敏感检测环路，敏感检测电路输出的信号中不仅包含有用角速度信号还包含正交误差信号，通过检测正交误差信号的幅值特征或频率特征，判断正交误差信号是否在正常范围内，从而推断微型机械陀螺是否正常工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法，其特征是，敏感检测电路输出的信号引出一路与相同相位的陀螺驱动信号进行解调，解调后的信号包含高频分量；通过计算得出高频分量的频率值，判断该频率值是否在设定范围内；根据该频率值判断正交误差信号的频率特性是否正常，若正交误差信号频率特性偏离了设定范围，则判断陀螺工作不正常，出现故障。

3.根据权利要求1所述的一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法，其特征是，敏感检测电路输出的信号引出一路与相同相位的陀螺驱动信号进行解调，解调后的信号包含直流分量；根据该直流分量是否在设定范围内判断正交误差信号的幅值特性是否正常，若正交误差信号幅值特性偏离了设定范围，则判断陀螺工作不正常，出现故障。

4.根据权利要求2所述的一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法，其特征是，所述高频分量为陀螺驱动电路产生的驱动电压信号的频率的两倍频分量。

5.根据权利要求3所述的一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法，其特征是，所述直流分量由解调后的信号经低通滤波后得到。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种基于正交误差信号的微型机械陀螺仪故障自检测方法，其特征是，微型机械陀螺仪质量块在驱动轴和敏感轴向的运动方程表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_x\stackrel{\·\·}{x}+b_x\stackrel{\·}{x}+b_{yx}\stackrel{\·}{y}+k_{x}x+k_{yx}y=F_x-2\stackrel{\·}{y}{\mathrm{\Ω}}_z{m}_x\\ m_y\stackrel{\·\·}{y}+b_y\stackrel{\·}{y}+b_{xy}\stackrel{\·}{x}+k_{y}y+k_{xy}x=F_y-2\stackrel{\·}{x}{\mathrm{\Ω}}_z{m}_y\end{array}\right.$

其中，x和y为质量块在驱动轴和敏感轴的位移，m_x和m_y为质量块在驱动轴和敏感轴的等效质量，b_x和b_y分别为驱动轴和敏感轴阻尼系数，b_yx为敏感轴阻尼耦合到驱动轴的耦合阻尼系数，b_xy为驱动轴阻尼耦合到敏感轴的耦合阻尼系数，k_x和k_y、分别为驱动轴和敏感轴的刚度系数，k_yx为敏感轴刚度耦合到驱动轴上的耦合刚度系数，k_xy为驱动轴刚度耦合到敏感轴上的耦合刚度系数，Ω_z为Z轴向的输入角速度，F_x和F_y为驱动轴和敏感轴方向上的外力；

将上述方程组简化为：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_x\stackrel{\·\·}{x}+b_x\stackrel{\·}{x}+k_{x}x=F_x\\ m_y\stackrel{\·\·}{y}+b_y\stackrel{\·}{y}+k_{y}y+k_{xy}x=F_y-2\stackrel{\·}{x}{\mathrm{\Ω}}_z{m}_y\end{array}\right.$

由简化的方程组第二式，得：

其中B是由m_y、b_y、k_y，F_y共同决定的常数，C是由m_y、b_y、k_y，k_xyx共同决定的常数，ω_d为陀螺驱动电路产生的驱动力F_x的角频率，为由m_y、b_y、k_y决定的相位常数；常数B不含正交耦合刚度k_xy的信息，而常数C含有正交耦合刚度k_xy的信息。