微机械陀螺仪解调相角在线自补偿方法*

丁柏会,贾 佳,李宏生

(1.东南大学 仪器科学与工程学院,江苏 南京 210096； 2.东南大学 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,江苏 南京 210096)

0 引 言

微机械陀螺仪因具有体积小、重量轻、易于批量生产等优点[1,2],在军事和民用领域有着广泛的应用前景。实际应用中为了降低成本,一部分微机械陀螺仪采用常压封装,这类陀螺仪通常具有低品质因数、小频差等特点。

由于加工误差的存在会导致正交刚度误差,此时陀螺仪的输出信号包含正交信号和哥氏信号。大多数解调方法基于相敏解调原理,这要求解调参考信号和预解调信号之间的相位差保持在90°或180°。当微机械陀螺仪具有低品质因数、小频差等特点时,解调参考信号和预解调信号之间会存在较大的相角偏差。若不对解调参考信号进行相位调整,部分正交信号会耦合到哥氏信号路径中[3,4],从而影响陀螺仪性能。针对此问题,文献[5]采用基于幅频和基频曲线的一次性扫频测量陀螺仪测控电路引起的相位延迟。文献[6]介绍了一种基于反向传播(back propogation,BP)神经网络补偿微机械陀螺仪解调相角误差的算法。文献[7]介绍了陀螺仪力再平衡模式下,利用正交回路和哥氏回路输出量与驱动模态相位延迟之间的关系,实现驱动模式下相位延迟补偿。目前解调相角补偿方法补偿效果多依赖于系统输出的重复性,对于输出重复性较差的系统采用该类方法很难对解调相角进行准确补偿。

本文提出了一种基于外部激励信号的解调相角在线自补偿方法,通过在陀螺仪检测模态施加一个远离谐振频率的激励信号在线辨识解调相角,从而对解调参考信号进行相角调整,以减少正交信号对陀螺仪性能的不利影响。……