1、控制科学与工程专业毕业论文 精品论文 微机械石英音叉陀螺驱动稳定控制技术关键词：石英音叉陀螺 锁相环 微机械陀螺 驱动控制摘要：微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提
2、高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Househo
3、lder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联
4、谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-
5、005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。正文内容微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了
6、陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况
7、建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳
8、工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相
9、环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动
10、电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验
11、平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界
12、角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号
13、最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺
14、的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Househol
15、der 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的
16、结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同
17、的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低
18、精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点
19、之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性
20、能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁
21、定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事
22、领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特
23、性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端
24、确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号
25、的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过
26、载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻
27、的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章
28、的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给
29、出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新
30、型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求
31、解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必
32、须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的
33、不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺
34、较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电
35、路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果
36、进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的
37、最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高
38、于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信
39、号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最
40、小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因
41、此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.5
42、96771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。微机械陀螺是一种新型的微机械振动角速度传感器，由于具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的工作环境等优点，微机械陀螺逐渐在军事领域和商业应用方面显示了广阔的前景。但微机械陀螺精度低，属于中低精度陀螺，适应不了更高要求的场合，因此提高精度成为研究微机械陀螺的关键问题。石英音叉陀螺是微机械陀螺的一种，主要由陀螺表头、驱动电路和检测电路三部分组成。本文以微石英音叉陀螺为研究对象，求出了陀螺的等效参数，确定了陀
43、螺的最佳工作点，实现了陀螺的锁相环驱动方法，提高了陀螺敏感输出信号的稳定性，主要内容如下： 1.分析了陀螺的等效电路，推出等效电路中串联支路电流等效于叉指的机械振动线速度，介绍了导纳圆及其在求解陀螺谐振频率点中的应用； 2.分析了陀螺实际应用电路中采样电阻的电容特性对求解陀螺谐振频率点的影响；理论证明了采样电阻的电容特性使陀螺相频曲线发生移动，该移动使实际求得的陀螺的三个谐振频率点之间的关系与理论值之间的关系不相符；介绍了基于 Householder 变换的最小二乘法；设计了基于 LabVIEW 的扫频试验平台并对陀螺进行扫频；针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况建立了陀螺在连接电路中的
44、两种模型，根据扫频数据利用基于 Householder 变换的最小二乘法求出了陀螺两组等效参数，利用等效参数进行仿真并与实际结果进行比较得到结论：采样电阻的电容特性使陀螺的相频曲线发生移动，必须考虑采样电阻的等效电容才能较准确地求解陀螺的等效参数，这是文章的创新点之一； 3.根据陀螺的等效参数分别从陀螺的驱动端和敏感端确定了陀螺的最佳工作点。从驱动端看，陀螺在不同频率点处有不同的性能，通过理论分析得出串联谐振频率点处叉指振动受频率抖动影响最小的结论，串联谐振频率点为最佳工作点；从敏感端看，当陀螺有相同的外界角速度输入时敏感输出幅值最大点对应的陀螺灵敏度最大，为陀螺的最佳工作点。通过陀螺的等效参
45、数求出了灵敏度最大处的频率点，该点与陀螺的串联谐振频率点一致，因此，串联谐振频率点为陀螺的最佳工作点，从驱动端和敏感端确定陀螺的最佳工作点是文章的创新点之二； 4.分析了方波驱动在陀螺驱动中的不足：方波中的高频成分通过陀螺的各种耦合对陀螺敏感输出有影响，给出了方波驱动时等效静态电容的微分作用对陀螺驱动端、敏感端检测信号的影响结果。设计了基于 LabVIEW 的锁相环驱动控制和基于锁定放大器的锁相环驱动控制，分别用两种驱动控制方式使陀螺工作在不同的谐振频率点，通过比较看出两种控制方法中串联谐振频率点处敏感信号最稳定，基于 LabVIEW 的锁相环控制和基于锁定放大器的锁相环控制 20 分钟内陀螺
46、敏感输出信号的标准差分别为：6.167353e-005v，6.596771e-005v。但基于锁定放大器的锁相环控制采样率明显高于基于 LabVIEW 的锁相环控制，因此，相比之下石英音叉陀螺较理想的驱动方法为基于锁定放大器的锁相环控制。特别提醒 ：正文内容由 PDF 文件转码生成，如您电脑未有相应转换码，则无法显示正文内容，请您下载相应软件，下载地址为 http:/ 。如还不能显示，可以联系我 q q 1627550258 ，提供原格式文档。“垐垯櫃 换烫梯葺铑?endstreamendobj2x 滌?U 閩 AZ箾 FTP 鈦X 飼?狛P? 燚?琯嫼 b?袍*甒?颙嫯?4)=r 宵?i?j
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