[发明专利]正交误差抑制系统及MEMS陀螺

说明书

本发明提供了一种正交误差抑制系统及MEMS陀螺，该系统包括：驱动信号调节模块，其输出端分别连接正交误差信号抑制模块以及MEMS陀螺的解调模块；检测信号调节模块，其输出端连接正交误差信号抑制模块；正交误差信号抑制模块，其输出端连接解调模块；正交误差信号抑制模块，用于将驱动信号调节模块输出的相位调节后的驱动信号和检测信号调节模块输出的滤波处理后的检测信号进行幅度处理，将得到的直流信号与相位调节后的驱动信号进行信号重构，得到正交误差信号，并将检测信号中的正交误差信号进行抑制后得到检测信号中的哥氏力检测信号，从而不需要引入额外的专用结构和电极即可消除正交误差，从而降低工艺难度。

技术领域

本发明属于微机电系统和微惯性器件测量技术领域，尤其涉及一种正交误差抑制系统及微机电系统(Microelectro Mechanical Systems，MEMS)陀螺。

背景技术

MEMS陀螺具有体积小、重量轻、成本低，易于实现批量生产等特点，因此广泛应用于导航制导、机器人、汽车安全、消费电子和工业控制等领域。MEMS陀螺微结构采用体硅或表面硅加工工艺制作而成，加工中的制造误差和残余应力会使敏感质量块的质心运动轨迹不能和驱动/检测轴完全重合，造成驱动轴方向和检测轴方向不完全垂直，从而产生正交误差信号，使得在无角速度输入时，陀螺仍然有输出。

正交误差信号是MEMS陀螺信号检测的主要误差源，其大小将直接影响MEMS陀螺的最终性能。目前消除正交误差的方法主要有设计解耦的微机械结构、同步解调和微机电闭环。然而，设计解耦的微机械结构和微机电闭环均需设计专门的结构和电极才可消除正交误差，增加工艺难度，且效果不易验证。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种正交误差抑制系统及MEMS陀螺，旨在解决现有技术中需要增加额外的专用结构和电极才可消除正交误差，导致工艺难度加大的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种正交误差抑制系统，包括：驱动信号调节模块、检测信号调节模块和正交误差信号抑制模块；

所述驱动信号调节模块的输入端用于连接MEMS陀螺的驱动信号ADC的输出端，所述驱动信号调节模块的输出端分别连接所述正交误差信号抑制模块以及所述MEMS陀螺的解调模块；所述驱动信号调节模块，用于将接收到的驱动数字信号进行相位调节；

所述检测信号调节模块的输入端用于连接所述MEMS陀螺的检测信号ADC的输出端，所述检测信号调节模块的输出端连接所述正交误差信号抑制模块；所述检测信号调节模块，用于将接收到的检测数字信号进行滤波处理；

所述正交误差信号抑制模块的输出端连接所述解调模块；所述正交误差信号抑制模块，用于将所述驱动信号调节模块输出的相位调节后的驱动信号和所述检测信号调节模块输出的滤波处理后的检测信号进行幅度处理，将得到的直流信号与所述相位调节后的驱动信号进行信号重构，得到正交误差信号，并将所述检测信号中的正交误差信号进行抑制后输出至所述解调模块。

作为本申请另一实施例，所述驱动信号调节模块，包括：第一带通滤波单元和相位调节单元；

所述第一带通滤波单元的输入端为所述驱动信号调节模块的输入端，所述第一带通滤波单元的输出端连接所述相位调节单元的第一输入端；所述第一带通滤波单元，用于滤除接收到的驱动数字信号中的干扰信号，得到第一驱动信号；

所述相位调节单元的输出端为所述驱动信号调节模块的输出端，所述相位调节单元，用于调节所述第一驱动信号的相位，得到第二驱动信号。

作为本申请另一实施例，所述驱动信号调节模块，还包括：相位补偿单元；

所述相位补偿单元的输入端连接所述MEMS陀螺的温度传感器，所述相位补偿单元的输出端连接所述相位调节单元的第二输入端；所述相位补偿单元，用于根据所述第一驱动信号的相位随温度产生的相位变化，得到待补偿的相位值；