[发明专利]硅微陀螺仪正交误差校正方法

说明书

本发明涉及了一种硅微陀螺仪正交误差校正的方法，属于陀螺仪领域。所述方法包括如下步骤：在硅微陀螺仪的重量块中，增加正交电极；对正交电机施加电压，产生与耦合刚度相等的静电刚度，达到正交误差校正的这一目的。本发明减小了误差、提高了硅微陀螺仪的性能，满足了各个领域不同精度的需求。

技术领域

本发明属于陀螺仪领域，具体涉及一种硅微陀螺仪正交误差校正的方法。

背景技术

传统的陀螺仪运用的原理主要是角动量守恒定律，是一种具备传感、维持方向稳定和角运动检测功能的装置，在角动量的作用下，陀螺仪具有抗拒方向改变的趋势。也被用作角速度计，是惯性导航系统的基本测量元件之一，主要用于军事、航空、航天等领域。二十世纪90年代初，随着电子技术与微机电子系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)技术的产生与迅速发展，微机电陀螺利用这种技术制造的新型陀螺仪成为现实，且在民用产品上得到了很普遍的应用，也被称为指尖上的陀螺仪。成本较低、发展迅猛、精度越来越高的硅微陀螺仪是陀螺技术的发展方向。

与传统的陀螺仪相比，硅微陀螺仪具备的众多优点，使它的应用范围极其广泛，可用于航空、航天、航海、汽车安全、生物工程、大地测量、环境监控等领域，特别是在对尺寸和重量等要求很严格的领域，相比于传统陀螺仪而言，硅微陀螺仪有极其显著的优势。

在战略导弹、空间飞行器等航行体的制造中，可直接利用硅微陀螺仪反馈的飞行位置、速度等信号，进行对地定位和轨道控制等。

作为稳定仪器，硅微陀螺仪能使列车在轨道上稳定而快速地行驶；能使安装在飞行器上的摄像装置相对地面维持稳定；控制车辆姿态、旋转速度和旋转角度，调整车身的不稳定因素，以防发生安全事故等等。

由此可见，硅微陀螺仪在现今的国防建设，国民经济建设和科技技术的发展等方面，均占相当重要的地位，在这些领域上，硅微陀螺仪应用前景也十分广阔。但是受到加工工艺、温度漂移和误差存在等因素，导致制作出来的硅微陀螺仪与设计存在一定的差异，测量精度较低，性能降低，与预期结果有一些出入。

由于硅微陀螺仪是运用微机械加工工艺制成，其结构尺寸通常为微米级，集成封装后，尺寸也仅在毫米量级，受到加工效果的影响很明显，例如硅微陀螺仪的加工尺寸误差等，导致硅微陀螺仪的精度与理想的状况有所出入。当这一误差存在于硅微陀螺仪的驱动轴、检测轴或弹性主轴，会使驱动轴与检测轴不完全垂直，产生不可忽略的机械耦合。即使在没有角速度输入时，模态检测也会检测到信号，正常工作时会影响信号的输出。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硅微陀螺仪正交误差校正的方法，用于解决现有技术中存在的测量精度较低，性能降低，与预期结果有一些出入的问题。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种硅微陀螺仪正交误差校正方法，所述方法包括如下步骤：

在硅微陀螺仪的重量块中，增加正交校正电极；

对所述正交校正电极施加正交控制电压，产生与耦合刚度相等的静电刚度，达到正交误差校正的目的。

进一步的，建立闭环校正系统，获得耦合刚度；

将所述耦合刚度和驱动模态的振动位移相乘，得到正交力；

将所述正交力经过检测模态得到位移信号；

通过转换因子将所述位移信号转化为电压量；

将所述电压量加入正交调解，运用低通滤波，得到正交误差量；

将所述正交误差量经过PI控制器换算得到正交控制电压；

将所述正交控制电压作用于正交校正电极，产生和消除耦合刚度相等的静电刚度。