[发明专利]陀螺仪自校准和陀螺仪质量块摆幅测量装置、方法

权利要求书

1.一种陀螺仪自校准装置，包括：

信号发生器，用于产生调制信号，所述调制信号包括：

驱动信号，用于驱动所述陀螺仪谐振运动；

电激励信号，用于激励所述陀螺仪中的质量块产生摆幅；

检测及分析电路，用于检测所述摆幅得到摆幅信号，将所述摆幅信号转换为电压信号，并分析得到所述电压信号中的边频带比值；

其中，所述陀螺仪基于电激励信号的角速度与所述电压信号中的边频带比值之间存在的非线性关系，得到校准的外界环境的旋转角速度。

2.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述检测及分析电路包括：

检测电容，用于检测所述摆幅得到摆幅信号，输出与所述摆幅信号相关的电流信号；

跨阻放大器，用于将与所述摆幅信号相关的电流信号转换为所述电压信号；

频谱分析仪，用于分析得到所述电压信号中的边频带比值；

其中，所述检测电容为平板电容。

3.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述陀螺仪为MEMS陀螺仪；其中，所述MEMS陀螺仪为MEMS梳齿状陀螺仪。

4.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述信号发生器包括乘法器、移相器和加法器，所述调制信号是由所述驱动信号和电激励信号经由所述的乘法器、移相器和加法器整合得到。

5.一种陀螺仪质量块摆幅测量装置，采用如权利要求1至4中任一项所述的陀螺仪自校准装置，其中：

所述摆幅与所述电压信号中的边频带比值存在非线性关系；

通过调节所述信号发生器，得到包括不同角速度电激励信号的多个调制信号、多个不同的摆幅信号及相对应的多个不同的边频带比值，推导得到所述摆幅与所述电压信号中的边频带比值的非线性关系；

当所述陀螺仪中的质量块在除电激励信号外的其他外界环境作用下产生摆幅时，根据此时分析得到的电压信号中的边频带比值、以及所述摆幅与电压信号中的边频带比值的非线性关系，得到此时所述陀螺仪中质量块的摆幅值。

6.如权利要求5所述的陀螺仪质量块摆幅测量装置，其中，所述陀螺仪质量块的摆幅与所述电压信号中的边频带比值的非线性关系为：

y=2rr2+1;]]>

其中，y为所述陀螺仪质量块的摆幅，r为所述电压信号中的边频带比值。

7.一种陀螺仪自校准方法，包括以下步骤：

步骤1、调节信号发生器，使信号发生器产生包括驱动信号和电激励信号的调制信号；所述陀螺仪在驱动信号的作用下谐振，陀螺仪中的质量块在电激励信号的作用下产生摆幅；

步骤2、检测及分析电路检测所述摆幅得到摆幅信号，将所述摆幅信号转换为电压信号，并分析得到所述电压信号中的边频带比值；

步骤3、重复步骤1至步骤2，得到包含不同角速度电激励信号的至少两个调制信号及相对应的至少两个不同的边频带比值；

步骤4、根据所述至少两个调制信号中电激励信号的角速度及相对应的至少两个不同的边频带比值，得到所述电激励信号的角速度与所述电压信号中的边频带比值的非线性关系；

所述陀螺仪基于电激励信号的角速度与所述电压信号中的边频带比值之间存在的非线性关系，得到校准的外界环境的旋转角速度。