[发明专利]一种基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法

权利要求书

1.一种基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用CORDIC算法驱动谐振式MEMS陀螺起振并进入稳态响应状态；

S2：利用LMS算法获取谐振式MEMS陀螺稳态响应信号的幅值信息；

S3：使用扫频检测法得到谐振式MEMS陀螺的伪模态频率；

S4：使用伪模态频率再次驱动谐振式MEMS陀螺起振，待谐振式MEMS陀螺进入稳态响应状态后撤销正弦驱动信号；

S5：使用振动检测法获取谐振式MEMS陀螺瞬态响应衰减信号的频率信息。

2.根据权利要求1所述的基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，其特征在于，所述S1具体包括：

S11：在FPGA中通过CORDIC算法计算每次输入角度z₀的正弦值，其中z₀周期性变化即可产生数字正弦信号，控制z₀周期性变化的快慢即可控制数字正弦信号的频率；

S12：将CORDIC算法产生的数字正弦信号传递至DAC，通过DAC输模拟正弦信号；

S13：将DAC输出的模拟正弦信号传递至差分放大电路，引入直流电压后得到差分正弦驱动信号并加载至谐振式MEMS陀螺的驱动输入端口，谐振式MEMS陀螺的可动梳齿结构因静电力的作用起振并进入稳态响应状态，再通过5MHz的高频三角载波信号增大可动梳齿结构的位移量。

3.根据权利要求2所述的基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21：当谐振式MEMS陀螺起振并进入稳态响应状态后，通过环型二极管C/V转换电路将随可动梳齿位移变化的差分电容差值转换为正弦电压信号，并通过放大器放大为可通过ADC检测的模拟正弦信号；

S22：通过ADC检测模拟正弦信号，并转换为数字正弦信号传回FPGA进行处理；

S23：在FPGA中，通过LMS算法提取出谐振式MEMS陀螺稳态响应信号幅值信息。

4.根据权利要求3所述的基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

通过LabVIEW可视化界面控制FPGA对谐振式MEMS陀螺进行扫频检测，由环型二极管C/V转换电路、放大器和ADC采集每个步数下驱动谐振式MEMS陀螺稳态响应信号，经LMS提取出幅值信息后，将每个步数下的幅值信息通过串口通信传回LabVIEW，通过LabVIEW处理后显示幅值图和最大幅值处对应的伪谐振频率。

5.根据权利要求4所述的基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

LabVIEW将扫频检测法得到的伪谐振频率再次通过串口与FPGA通信，通过CORDIC算法、DAC和差分放大电路输出差分正弦驱动信号至谐振式MEMS陀螺的驱动输入端口，谐振式MEMS陀螺进入稳态响应状态后FPGA自动撤销正弦驱动信号，谐振式MEMS陀螺进入瞬态响应状态。

6.根据权利要求5所述的基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，其特征在于，所述S5具体包括：在FPGA自动撤销正弦驱动信号的同时，通过环型二极管C/V转换电路、放大器和ADC采集到的谐振式MEMS陀螺瞬态响应衰减信号将通过USB高速传输至LabVIEW，在LabVIEW中通过周期检测功能得到谐振式MEMS陀螺瞬态响应衰减信号的频率，即谐振式MEMS陀螺的模态频率。