抑制耦合干扰的半球谐振陀螺信号分频调制检测方法

赵小明，李世杨，张 悦，来 琦，史 炯，邓雅冲

（1.中船集团公司航海保障技术实验室，天津 300131；2.天津航海仪器研究所，天津 300131；3.陆装北京军代局驻天津地区军事代表室，天津 300131）

半球谐振陀螺（HRG）具有精度高、可靠性高、体积小、抗冲击强等突出优点，在航空、航天等各个领域具有广阔的应用前景[1-2]。

HRG的实际研制过程中，从陀螺表头到控制系统会存在一些非理想误差源，而这些误差干扰的存在是制约半球谐振陀螺精度的重要因素。国内外学者们从不同角度研究了谐振陀螺误差机理，并提出了相应的误差抑制与补偿方法[3-5]。随着现代控制理论逐渐发展，在控制检测系统中能够建立较理想的动态误差模型和补偿算法，降低了陀螺的扰动干扰，对陀螺的动态性能有极大地改善[6]。文献[7]提出了陀螺的振动信号检测系统是陀螺控制系统的“传感器”，强调了振动检测系统的重要性，通过合理的电极配置方式有效地抑制了加速度对控制系统的影响。

半球谐振陀螺的共用电极结构导致检测的振动信号中耦合驱动响应误差，且该误差信号会随着检测信号传输到控制系统中，难以剔除，不仅加大了控制系统的设计难度，而且严重影响信号的检测精度，因此，本文提出了一种基于分频载波调制解调技术的信号检测方案，通过实验对比分析，验证了该方法对耦合噪声抑制的有效性。

1 微振动电容检测机理及噪声耦合分析

1.1 谐振子二阶振动方程及电极配置

半球谐振陀螺能够在两种模式下工作，即全角模式和力反馈模式，分别作为积分陀螺和速率陀螺使用。……