[实用新型]一种新型MEMS谐振式陀螺仪测控装置

说明书

本实用新型提出了一种新型MEMS谐振式陀螺仪测控装置，该装置利用环形振荡器采集陀螺仪表头的微小电容信号得到方波信号，将方波信号输入至主控芯片内检测方波的频率，测得表头的位移量，该信号采集方案的电路相比于模数转换器及其外围电路，大大缩减了电子元器件的数量，压缩了陀螺仪测控装置的硬件体积。装置采用主控芯片直接产生模拟信号，进入缓冲模块电路后输出至陀螺仪表头，该信号输出方案大部分工作是在主控芯片内完成的，外围电路只有缓冲模块电路，与数模转换器及其外围电路相比，大大缩减了电子元器件的数量，压缩了陀螺仪测控装置的硬件体积。此外，本实用新型还具有压缩成本、提高信噪比、温漂控制、能耗可控以及开机启动时间短等优势。

技术领域

本实用新型涉及一种新型MEMS谐振式陀螺仪测控装置。

背景技术

水下环境由于电磁波的衰减效应，导致GPS、北斗等卫星通讯系统无法使用，因此，惯性导航技术在水下环境中起着至关重要的作用。

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)谐振式陀螺仪有着功耗低、成本低、开机时间短等众多优点，因此在海洋惯导应用中有着巨大的潜力。

传统的MEMS谐振式陀螺仪多采用成熟的数据转换器芯片(包括ADC芯片和DAC芯片)来解决驱动陀螺仪表头震动(即输出信号驱动表头震动)和模拟信号采集的相关问题。

然而，上述实现方案需要数据转换器芯片及其庞大的外围电路支撑，使得整个测控装置的硬件体积因此增大。另外，上述实现方案中采用的数据转换器芯片方案还具有温漂严重、能量损耗大、成本高等缺点，因此，严重限制了测控装置的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种新型MEMS谐振式陀螺仪测控装置，通过改变驱动陀螺仪表头震动和模拟信号采集的相关结构，以压缩测控装置的硬件体积，提高测量信噪比，有效控制温漂和能耗，缩短开机启动时间，压缩整体成本，拓宽装置的应用范围。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种新型MEMS谐振式陀螺仪测控装置，包括主控芯片、缓冲模块电路和环形振荡器；

其中，主控芯片内置两组频率检测数字电路、中央处理器、双路信号发生器、两组增益模块、两组低通调制器以及两组通用输入输出端口；

两组频率检测数字电路的输出端分别与中央处理器连接；

中央处理器与双路信号发生器连接；

双路信号发生器有两路输出，且每路输出分别与一组增益模块连接；

每组增益模块分别依次与一组低通调制器以及一组通用输入输出端口连接；

缓冲模块电路有两组，每组通用输入输出端口分别与一组缓冲模块电路的输入端连接；

两组缓冲模块电路的输出端分别连接至陀螺仪表头上；

环形振荡器有两个，且每个环形振荡器的输入端分别连接至陀螺仪表头上；

每个环形振荡器的输出端分别连接至一组频率检测数字电路的输入端。

优选地，环形振荡器由M个反相器首尾连接组成，其中M为大于或等于3的奇数。

优选地，信号发生器采用数字控制振荡器。

优选地，缓冲模块电路由电压跟随缓冲电路和RC滤波电路组成。

优选地，RC滤波电路包括一电阻R1、一电阻R2、一电容C1以及一电容C2；

其中，RC滤波电路的输入端、电阻R1、电阻R2和RC滤波电路的输出端依次相连；

电容C1的一端连接至电阻R1与电阻R2之间，另一端接地；