硅微机械陀螺相位研究与信号处理电路设计
MEMS陀螺是目前惯性导航传感器的新兴研究方向，具有广泛的应用前景。本文主要对旋转载体用硅微机械陀螺的相位及信号处理电路进行了研究。该陀螺利用旋转载体的自旋作为陀螺敏感结构的驱动，可敏感旋转载体的偏转极性、偏转角速度和角度以及载体的自旋频率。作者对陀螺的相关的工作原理、相位处理、信号处理电路以及全功能的实现进行了探讨。
本文根据该硅微机械陀螺的工艺流程，分析了它的结构特点；根据硅微机械陀螺的动力学方程，研究了它的工作原理。
由于该硅微机械陀螺结构的特殊性，其输出信号的极性不同于传统陀螺，传统陀螺的极性由输出信号的正负来确定，而该陀螺的极性由输出信号的相位来确定，因此相位在该陀螺信号处理中起着关键性的作用。本文对输出信号中包络、载波及参考波形的相位进行了深入分析，并在此基础上提出了三种极性判断方案，并对各自的特点进行了详细的分析，根据目前项目的实际情况选用了其中一种，即利用重力加速度计信号作为惯性空间的参考基准，通过比较陀螺信号和加速度计信号相位差来判断载体在空间的偏转极性。接着通过试验对该方案进行了论证。
信号处理电路的设计是硅微机械陀螺后端处理的关键技术，这主要分为模拟和数字两个部分，本文根据测试结果对原有模拟信号处理电路进行了改进，并设计出了以TI的MSC1214单片机为核心数字信号处理电路，完成了模拟到数字的转换。软件方面，提出了相应的算法，在KEIL的环境下使用C语言编程并实现了陀螺的三个功能。
最后，本文对硅微机械陀螺的全性能和功能进行了测试，并对测试结果进行了认真分析，得出了较高的测量精度。
硅微机械陀螺;旋转载体;信号处理;电路设计;自旋频率;陀螺结构
北京信息科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
张福学
2008
中文
V241.5
66
2010-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）