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一種基于載波檢出的微電容陀螺信號(hào)檢測(cè)方法與流程

文檔序號(hào):12557265閱讀:264來源:國(guó)知局
一種基于載波檢出的微電容陀螺信號(hào)檢測(cè)方法與流程
本發(fā)明涉及微機(jī)電(MEMS)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,具體地,涉及一種基于載波檢出的微電容陀螺信號(hào)檢測(cè)方法。

背景技術(shù):
陀螺儀作為一種載體角速度敏感慣性傳感器,在航空、航天、船舶等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的姿態(tài)控制和導(dǎo)航定位等方面有著非常重要的作用。MEMS微陀螺具有尺寸質(zhì)量小、功耗低、成本低、環(huán)境適應(yīng)性好、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)在軍事、工業(yè)及消費(fèi)電子等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅?、小尺寸、高可靠性的MEMS微陀螺的需求正變得日益迫切。專利公開號(hào)CN102305627B提供了一種圓盤狀壓電振子的全固態(tài)雙軸陀螺儀,在此方案的技術(shù)中,其圓盤狀壓電振子下表面和支撐圓柱相連,支撐圓柱另一端固定在基體上,驅(qū)動(dòng)電極,信號(hào)檢測(cè)電極以及模態(tài)檢測(cè)電極位于圓盤狀壓電振子的上表面,電位參考電極位于圓盤狀壓電振子的下表面。在上述技術(shù)中,并未給出具體的信號(hào)檢測(cè)方法,其電極位于圓盤狀壓電振子上,在壓電振子高頻振動(dòng)的情況下存在一定的不穩(wěn)定性,可靠性不高;同時(shí),因需要在壓電振子上做電極引線,其加工工藝比較復(fù)雜,加工成本較高,實(shí)現(xiàn)起來有一定難度,不適合大批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種基于載波檢出的微電容陀螺信號(hào)檢測(cè)方法,利用差動(dòng)電容檢測(cè)陀螺狀態(tài),從而在陀螺儀底座上配置電極,無需諧振子引線,從而簡(jiǎn)化加工工藝,減小半球諧振陀螺設(shè)計(jì)難度。為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供一種基于載波檢出的微電容陀螺信號(hào)檢測(cè)方法,所述方法通過多頻率載波疊加在各電極對(duì)上,此時(shí),各電極對(duì)(至少包括驅(qū)動(dòng)電極對(duì)、檢測(cè)電極對(duì),還可以進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)電極對(duì)、平衡電極對(duì);這些電極對(duì)都是一般陀螺所具有的結(jié)構(gòu))與陀螺諧振子之間的差動(dòng)電容會(huì)根據(jù)陀螺的振動(dòng)狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化,通過檢測(cè)此差動(dòng)電容變化可完成陀螺的信號(hào)檢測(cè)。具體地,本發(fā)明所述方法包括如下步驟:所述方法包括如下步驟:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的載波激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),檢測(cè)電極對(duì)或監(jiān)測(cè)電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)經(jīng)過C/V轉(zhuǎn)換以及放大、D/A轉(zhuǎn)換后輸入控制器以對(duì)此時(shí)陀螺的工作狀態(tài)進(jìn)行反饋;步驟3:控制器根據(jù)步驟2中的信號(hào)反饋,對(duì)步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟4:檢測(cè)電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào),或檢測(cè)電極對(duì)和平衡電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào),進(jìn)行C/V轉(zhuǎn)換以及后續(xù)放大后,配合監(jiān)測(cè)電極信號(hào)進(jìn)行相敏解調(diào),經(jīng)低通濾波后得到對(duì)應(yīng)于陀螺角速度輸入信號(hào)的直流信號(hào);步驟5:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。進(jìn)一步的,本發(fā)明也可以采用頻分復(fù)用信號(hào)傳輸方法檢出信號(hào),此時(shí)方法具體為:在陀螺各電極對(duì)上分別應(yīng)用不同頻率的載波信號(hào),這些不同頻率的載波信號(hào)經(jīng)所述電容間隙,可以實(shí)時(shí)的反映出陀螺此時(shí)的振動(dòng)狀態(tài),在公共電極上對(duì)混合多頻率載波信號(hào)進(jìn)行檢出,并對(duì)其進(jìn)行解調(diào),即可根據(jù)不同頻率載波的信號(hào)表征獲得陀螺相應(yīng)振點(diǎn)的振動(dòng)信息,從而完成陀螺振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)。具體地,所述采用頻分復(fù)用信號(hào)傳輸方法檢出信號(hào),方法包括如下步驟:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),在各個(gè)電極對(duì)上施加不同頻率,相對(duì)步驟1所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值至少小2個(gè)數(shù)量級(jí)的載波調(diào)制信號(hào);步驟3:在陀螺的公共電極上可檢出一包含多個(gè)載波信號(hào)的公共信號(hào),針對(duì)此公共電極信號(hào),對(duì)不同頻段的載波信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)即可得到陀螺各個(gè)電極對(duì)的信號(hào),可知各個(gè)電極對(duì)所在位置的振動(dòng)狀態(tài);步驟4:控制器根據(jù)步驟3中所解調(diào)到的監(jiān)測(cè)電極對(duì)的信號(hào)反饋,對(duì)步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟5:根據(jù)步驟3中所得到的的公共信號(hào)載波進(jìn)行解調(diào),經(jīng)控制器處理后可得一反映此時(shí)陀螺振動(dòng)狀態(tài)的直流信號(hào);步驟6:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。優(yōu)選地,所述電極對(duì)與所述諧振子之間的電容為差動(dòng)電容,并通過電容耦合方式輸出差動(dòng)電容檢測(cè)信號(hào)。優(yōu)選地,所述差動(dòng)電容檢測(cè)信號(hào)隨陀螺角速度輸入而變化,被檢測(cè)差動(dòng)電容的變化在百fF量級(jí)。優(yōu)選地,每對(duì)所述電極對(duì)上的信號(hào)為同頻同幅值反向信號(hào);相對(duì)位置的兩對(duì)所述電極對(duì)上的信號(hào)為同頻同幅值反向信號(hào)。更優(yōu)選地,驅(qū)動(dòng)時(shí),在所述驅(qū)動(dòng)電極對(duì)上施加不同頻率的載波電壓。更優(yōu)選地,在交流載波電壓驅(qū)動(dòng)下,當(dāng)所述諧振子受陀螺角速度輸入影響時(shí),所述檢測(cè)電極對(duì)上的交流檢測(cè)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生變化,該變化可反應(yīng)陀螺角速度信息。對(duì)絕大多數(shù)陀螺來說,其驅(qū)動(dòng)端以及檢測(cè)端必不可少,在本發(fā)明中,監(jiān)測(cè)電極以及平衡電極主要提供系統(tǒng)反饋以及解調(diào)參考,可有效提升系統(tǒng)性能,但并非必須,故而,本發(fā)明所涉及方法適用于絕大多數(shù)陀螺,特別的,頻分復(fù)用方法所涉及陀螺需用公共電極信號(hào)檢出,其單點(diǎn)信號(hào)檢出的特性也對(duì)陀螺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一定便利。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下的有益效果:本發(fā)明采用差動(dòng)電容檢測(cè)方法,無需諧振體上進(jìn)行金屬圖形化電極引線;進(jìn)一步的,采用頻分復(fù)用的信號(hào)檢出方式,保證陀螺的檢測(cè)信號(hào)的識(shí)別性;在基底加工電極,很大程度上簡(jiǎn)化加工工藝,減小半球諧振陀螺設(shè)計(jì)與加工難度。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述,本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的俯視圖;圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的側(cè)視截圖;圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的諧振子與基底電極等效電容圖;圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的方法信號(hào)流圖;圖5為本發(fā)明在一實(shí)施例中諧振子與基底電極等效電容圖;圖6為為本發(fā)明一實(shí)施例的信號(hào)流圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示,為本發(fā)明一實(shí)施例涉及的系統(tǒng)俯視圖,其中:100為微陀螺底座;101為微陀螺與底座電容間隙,其中,該間隙在檢測(cè)時(shí)的距離變化可反映為微陀螺諧振子與電極對(duì)之間的差動(dòng)電容變化;102為半球諧振子;103為將半球諧振子固定于底座上的支撐柱;104(AB)、108(AB)為驅(qū)動(dòng)電極對(duì),105(AB)、109(AB)為檢測(cè)電極對(duì),106(AB)、110(AB)為監(jiān)測(cè)電極對(duì),107(AB)、111(AB)為平衡電極對(duì)。在上述結(jié)構(gòu)中,其底座電極對(duì)以及對(duì)應(yīng)陀螺的諧振子之間的差動(dòng)電容變化可對(duì)應(yīng)陀螺諧振子的振動(dòng)狀態(tài)變化,以驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104為例,104(A)電極與104(B)電極在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)被施加相位相反的一對(duì)正弦信號(hào),其作用與104電極上通過其與諧振子之間的電容間隙作用于陀螺以使陀螺起振,驅(qū)動(dòng)電極108同理。在圖1所述系統(tǒng)中,其信號(hào)檢測(cè)流程如下:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的載波激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換分別作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104(AB)、108(AB)上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),監(jiān)測(cè)電極對(duì)106(AB)、110(AB)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)經(jīng)過C/V轉(zhuǎn)換以及放大、D/A轉(zhuǎn)換后輸入控制器以對(duì)此時(shí)陀螺的工作狀態(tài)進(jìn)行反饋;步驟3:控制器根據(jù)步驟2中的信號(hào)反饋,對(duì)步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟4:檢測(cè)電極對(duì)105(AB)、109(AB)以及平衡電極對(duì)107(AB)、111(AB)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)進(jìn)行C/V轉(zhuǎn)換以及后續(xù)放大后,配合監(jiān)測(cè)電極對(duì)106(AB)、110(AB)信號(hào)進(jìn)行相敏解調(diào),經(jīng)低通濾波后得到對(duì)應(yīng)于陀螺角速度輸入信號(hào)的直流信號(hào);步驟5:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。在以下圖2、3、4所示陀螺結(jié)構(gòu)中,可以類似的采用上述信號(hào)檢測(cè)方法進(jìn)行信號(hào)檢出,以本實(shí)施例作為基礎(chǔ),可針對(duì)不同陀螺做出若干變形和改進(jìn)。如圖2所示,為本發(fā)明一實(shí)施例涉及的半球諧振陀螺系統(tǒng)側(cè)視截圖,其中:200為微陀螺底座;201為微陀螺與底座電容間隙;202為半球諧振子;203為將半球諧振子固定于底座上的支撐柱;204可選的,為對(duì)稱分布的驅(qū)動(dòng)電極對(duì)、檢測(cè)電極對(duì)、監(jiān)測(cè)電極對(duì)、平衡電極對(duì)。在圖2所述系統(tǒng)中,其信號(hào)檢測(cè)流程如下:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的載波激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換分別作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),監(jiān)測(cè)電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)經(jīng)過C/V轉(zhuǎn)換以及放大、D/A轉(zhuǎn)換后輸入控制器以對(duì)此時(shí)陀螺的工作狀態(tài)進(jìn)行反饋;步驟3:控制器根據(jù)步驟2中的信號(hào)反饋,對(duì)步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟4:檢測(cè)電極對(duì)以及平衡電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)進(jìn)行C/V轉(zhuǎn)換以及后續(xù)放大后,配合監(jiān)測(cè)電極對(duì)信號(hào)進(jìn)行相敏解調(diào),經(jīng)低通濾波后得到對(duì)應(yīng)于陀螺角速度輸入信號(hào)的直流信號(hào);步驟5:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。如圖3所示,為本發(fā)明一實(shí)施例涉及的搖擺質(zhì)量增強(qiáng)固體波動(dòng)微陀螺俯視圖,其中:301為微陀螺底座;302為微陀螺與底座電容間隙;303為搖擺質(zhì)量增強(qiáng)固體波動(dòng)微陀螺諧振子;304(AB)、306(AB)為驅(qū)動(dòng)電極對(duì);305(AB)、307(AB)為檢測(cè)電極對(duì);在圖3所述系統(tǒng)中,其信號(hào)檢測(cè)流程如下:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的載波激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換分別作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)304(AB)、306(AB)上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),檢測(cè)電極對(duì)305(AB)、307(AB)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)經(jīng)過C/V轉(zhuǎn)換以及放大、D/A轉(zhuǎn)換后,輸入控制器,可確認(rèn)此時(shí)陀螺的工作狀態(tài);步驟3:調(diào)整步驟1中所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào),以使陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟4:檢測(cè)電極對(duì)305(AB)、307(AB)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)進(jìn)行C/V轉(zhuǎn)換以及后續(xù)放大后,配合前步所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行解調(diào),經(jīng)低通濾波后得到對(duì)應(yīng)于陀螺角速度輸入信號(hào)的直流信號(hào);步驟5:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。如圖4所示,為本發(fā)明一實(shí)施例設(shè)計(jì)的圓盤體聲波固體波動(dòng)微陀螺側(cè)視截圖,其中400為微陀螺底座;401為微陀螺與底座電容間隙;402為半球諧振子;403為將半球諧振子固定于底座上的支撐柱;404可選的,為對(duì)稱分布的驅(qū)動(dòng)電極對(duì)、檢測(cè)電極對(duì)、監(jiān)測(cè)電極對(duì)、平衡電極對(duì)在圖4所述系統(tǒng)中,其信號(hào)檢測(cè)流程如下:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的載波激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換分別作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),監(jiān)測(cè)電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)經(jīng)過C/V轉(zhuǎn)換以及放大、D/A轉(zhuǎn)換后輸入控制器以對(duì)此時(shí)陀螺的工作狀態(tài)進(jìn)行反饋;步驟3:控制器根據(jù)步驟2中的信號(hào)反饋,對(duì)步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟4:檢測(cè)電極對(duì)以及平衡電極對(duì)上的差動(dòng)電容耦合信號(hào)進(jìn)行C/V轉(zhuǎn)換以及后續(xù)放大后,配合監(jiān)測(cè)電極對(duì)信號(hào)進(jìn)行相敏解調(diào),經(jīng)低通濾波后得到對(duì)應(yīng)于陀螺角速度輸入信號(hào)的直流信號(hào);步驟5:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。在另一實(shí)施例中,陀螺的信號(hào)檢測(cè)可采用頻分復(fù)用的信號(hào)檢出方式,即在陀螺的相應(yīng)控制電極對(duì)與檢測(cè)電極對(duì)上分別應(yīng)用不同頻率的載波信號(hào),這些不同頻率的載波信號(hào)經(jīng)所述電容間隙??梢詫?shí)時(shí)的反映出陀螺此時(shí)的振動(dòng)狀態(tài),在公共電極上對(duì)混合多頻率載波信號(hào)進(jìn)行檢出,并對(duì)其進(jìn)行解調(diào),即可根據(jù)不同頻率載波的信號(hào)表征獲得陀螺相應(yīng)振點(diǎn)的振動(dòng)信息,從而完成陀螺振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)。如圖5所示,為本發(fā)明在一實(shí)施例中諧振子與基底電極等效電容圖,其中:Cd表示驅(qū)動(dòng)、Cs表示檢測(cè)、Cm表示監(jiān)測(cè)、Cb表示平衡,1-4表示兩對(duì)成雙電極對(duì)的序號(hào)。相對(duì)應(yīng)圖1中,Cd表示104(AB)以及108(AB)與諧振子之間的等效電容;Cs表示105(AB)以及109(AB)與諧振子之間的等效電容;Cm表示106(AB)以及110(AB)與諧振子之間的等效電容;Cb表示107(AB)以及111(AB)與諧振子之間的等效電容;每個(gè)電極對(duì)的A、B信號(hào)為等幅值、同頻反相的交流正弦波;特有的,規(guī)定電極對(duì)中A代表電極信號(hào)為0度,B代表電極對(duì)位180度;以104A、104B、108A、108B為例,其頻率以及幅值相同,104(A)、108(A)為0度信號(hào);104(B)、108(B)為180度信號(hào)。i104(AB)以及108(AB);ii105(AB)以及109(AB);iii106(AB)以及110(AB);iv107(AB)以及111(AB);四組分別對(duì)應(yīng)不同頻率的載波信號(hào)。步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104(AB)以及108(AB);上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),在各個(gè)電極對(duì),即分別在:i104(AB)以及108(AB);ii105(AB)以及109(AB);iii106(AB)以及110(AB);iv107(AB)以及111(AB);上施加不同頻率,相對(duì)步驟1所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值至少小2個(gè)數(shù)量級(jí)的載波調(diào)制信號(hào)。步驟3:在陀螺的公共電極上可檢出一包含多個(gè)載波信號(hào)的公共信號(hào),針對(duì)此公共信號(hào),對(duì)不同頻段的載波信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)即可得到陀螺各個(gè)電極對(duì)的信號(hào),可知各個(gè)電極對(duì)所在位置的振動(dòng)狀態(tài)。步驟4:控制器根據(jù)步驟3中所解調(diào)到的監(jiān)測(cè)電極對(duì)的信號(hào)反饋,對(duì)步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟5:根據(jù)步驟3中所得到的的公共信號(hào)載波進(jìn)行解調(diào),經(jīng)控制器處理后可得一反映此時(shí)陀螺振動(dòng)狀態(tài)的直流信號(hào)。步驟6:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。若所述陀螺無監(jiān)測(cè)電極對(duì)106(AB)以及110(AB)以及平衡電極對(duì)107(AB)以及111(AB)檢出,此方法步驟簡(jiǎn)化為:步驟1:控制器產(chǎn)生一定頻率與幅值的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換作用于驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104(AB)以及108(AB);上,以激振陀螺;步驟2:此時(shí),陀螺處于已激振狀態(tài),在所述各個(gè)電極對(duì),即分別在:i104(AB)以及108(AB);ii105(AB)以及109(AB);上施加不同頻率,相對(duì)步驟1所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值至少小2個(gè)數(shù)量級(jí)的載波調(diào)制信號(hào);。步驟3:在陀螺的公共電極上可檢出一包含多個(gè)載波信號(hào)的公共信號(hào),針對(duì)此公共信號(hào),對(duì)不同頻段的載波信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)即可得到陀螺各個(gè)電極對(duì)的信號(hào),可知各個(gè)電極對(duì)所在位置的振動(dòng)狀態(tài)。步驟4:控制器根據(jù)步驟3中所解調(diào)到的檢測(cè)電極對(duì)的信號(hào),觀察陀螺此時(shí)的振動(dòng)狀態(tài),調(diào)整步驟1中驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以及幅值,以保持陀螺處于工作模態(tài)固有頻率下;步驟5:根據(jù)步驟3中所得到的公共信號(hào)載波進(jìn)行解調(diào),經(jīng)控制器處理后可得一反映此時(shí)陀螺振動(dòng)狀態(tài)的直流信號(hào)。步驟6:經(jīng)后續(xù)測(cè)試以及定標(biāo)即得到此直流信號(hào)所對(duì)應(yīng)的陀螺角速度輸入值。如圖6所示,為本發(fā)明另一實(shí)施例的信號(hào)流圖,幅值相同、相位相反的兩路正弦載波信號(hào)分別施加至一對(duì)驅(qū)動(dòng)電極對(duì)上,通過電容耦合輸出反映諧振子振動(dòng)變化的調(diào)幅波。其后首先完成和C/V轉(zhuǎn)換,再經(jīng)過差動(dòng)放大以及二級(jí)交流放大,濾波后與監(jiān)測(cè)電極對(duì)相位處理后信號(hào)進(jìn)行相敏解調(diào),得到信號(hào)后,經(jīng)低通濾波以及A/D轉(zhuǎn)換后反饋給控制器。本實(shí)施例所用電荷放大器,電荷放大器用于微弱信號(hào)的檢測(cè),可以將陀螺輸出的微弱電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化為放大的電壓信號(hào),同時(shí)又能夠?qū)⑼勇莸母咦杩馆敵鲛D(zhuǎn)換成低阻抗輸出,所用電荷放大器對(duì)電阻以及電容精度有一定要求,故必要時(shí)可利用如阻抗分析儀等器件進(jìn)行優(yōu)選。本實(shí)施例差動(dòng)放大以及二級(jí)放大,其各級(jí)放大倍數(shù)約為10倍左右,增益可調(diào),以補(bǔ)償陀螺系統(tǒng)加工誤差。本實(shí)施例相敏解調(diào)方案采用模擬乘法解調(diào)。在另一實(shí)施例中,可采用開關(guān)解調(diào),但相比乘法解調(diào)此方案會(huì)產(chǎn)生較大噪聲。在另一實(shí)施例中,控制器采用DSP芯片,DSP芯片支持單時(shí)鐘周期的"乘-加"運(yùn)算,其具有成本低,低功耗,處理能力高等優(yōu)點(diǎn),DSP芯片負(fù)責(zé)接受A/D轉(zhuǎn)換后的載波解調(diào)信號(hào)以完成反饋,并作為總控制器行使功能。本發(fā)明采用差動(dòng)電容檢測(cè)方法,無需諧振體上進(jìn)行金屬圖形化電極引線;采用頻分復(fù)用的信號(hào)檢出方式,保證陀螺的檢測(cè)信號(hào)的識(shí)別性;在基底加工電極,很大程度上簡(jiǎn)化加工工藝,減小半球諧振陀螺設(shè)計(jì)與加工難度。本發(fā)明所述的一種基于載波檢出的微電容陀螺信號(hào)檢測(cè)方法并不局限于某種特定的陀螺,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)針對(duì)不同陀螺做出各種變形或修改,這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。值得注意的是,針對(duì)上述方法中采用的信號(hào)檢測(cè)步驟的實(shí)現(xiàn)方式可根據(jù)需要優(yōu)選的采用模擬+數(shù)字電路的方式實(shí)現(xiàn),并不局限為各步驟中采用的具體方法。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是,本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改,這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
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