[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

说明书

本发明公开了一种基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，包括：基于CORDIC算法驱动谐振式MEMS陀螺起振并进入稳态响应状态；利用LMS算法获取谐振式MEMS陀螺稳态响应信号的幅值信息；基于扫频检测法得到谐振式MEMS陀螺的伪模态频率；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；基于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，即谐振式MEMS陀螺的模态频率。本申请能有效地在大气环境中检测谐振式MEMS陀螺的模态频率，且在保证检测精度的条件下，显著提高了谐振式MEMS陀螺的模态频率检测速度。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统技术领域，具体涉及一种基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法。

背景技术

谐振式MEMS陀螺的结构会极大地影响其工作性能，由于生产加工过程中可能导致微机械结构产生误差，从而降低陀螺的工作性能，对于陀螺中不规范的微结构，可利用机器视觉技术及飞秒级激光器进行激光修调，从机械结构上优化其惯性测量工作性能。模态频率是谐振式MEMS陀螺的重要特性之一，改变陀螺的微机械结构将影响陀螺的模态频率值，反观模态频率值，即为衡量谐振式MEMS陀螺工作性能最为重要的参考参数。MEMS陀螺通常采用真空封装技术进行包装，保证芯片密封性的同时，也为芯片提供了高Q值的真空环境，其模态频率检测工作更加容易，检测结果更为精准，并且模态频率检测工作一般用于谐振式MEMS陀螺测控系统中驱动模态和检测模态的谐振频率检测，便于整个测控系统的后续工作进行，所以对频率检测次数和频率检测时间的要求并没有那么严格。

在激光修调系统中，模态频率是衡量谐振式MEMS陀螺结构修调前后最重要的性能参考标准，陀螺芯片为裸片形式，这就要求模态频率检测系统工作在大气环境即Q值更低的环境下，这将在一定程度上影响陀螺模态频率的检测效率，并且激光修调芯片的次数频繁，导致陀螺模态频率检测次数随之增多，频率检测时间会极大地影响整个激光修调系统的工作效率，这就要求在保证检测精度的条件下，需要更加快速高效的谐振式MEMS陀螺模态频率检测方法。目前常用的两种谐振式MEMS陀螺模态频率检测方法为扫频检测法和振动检测法，扫频检测法检测结果直观精准，较为常用，但在保证检测精度的条件下扫频检测法速度非常慢，甚至可达20分钟；振动检测法检测速度极快，但当正弦驱动信号的频率过于远离谐振式MEMS陀螺模态频率时，通过振动检测法得出的结果可能会存在很大的误差，需要人工重复多次测量，对检测人员有一定的经验要求，所以两种谐振式MEMS陀螺模态频率检测方法均存在局限性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，将扫频检测技术和振动检测技术两种方法的优点相结合，能有效且快速地对谐振式MEMS陀螺模态频率进行高精度检测工作。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种一种基于谐振式MEMS陀螺的模态频率快速检测方法，所述方法包括：基于CORDIC算法输出数字正弦驱动信号，经DAC转换为模拟正弦驱动信号后驱动谐振式MEMS陀螺起振并进入稳态响应状态；利用LMS算法获取经ADC转换为数字正弦信号的谐振式MEMS陀螺稳态响应信号的幅值信息；基于扫频检测法得到谐振式MEMS陀螺的伪模态频率；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；基于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，此频率即为谐振式MEMS陀螺的模态频率。

在其中一个实施案例中，基于CORDIC算法输出数字正弦驱动信号，经DAC转换为模拟正弦驱动信号后驱动谐振式MEMS陀螺起振并进入稳态响应状态，是指CORDIC算法是只需进行位移和加法的反复迭代操作便可输出分辨率较高的数字正弦信号，非常适用于通过FPGA控制正弦驱动信号的输出，谐振式MEMS陀螺的起振条件即为正弦驱动信号。