CN103344228B - 摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，包括嵌入式核心部分、外围电路部分、摇动质量体声波固体波动微陀螺部分和计算机显示部分，其中：嵌入式核心部分连接外围电路部分，再连接摇动质量体声波固体波动微陀螺部分，然后经过外围电路部分，再回到嵌入式核心部分；同时嵌入式核心部分与计算机显示部分直接连接并实时通信；对于陀螺的驱动与检测，主要在嵌入式核心部分完成，外围电路部分起辅助作用，从而控制陀螺并敏感陀螺输出。本发明能够为摇动质量体声波固体波动微陀螺提供稳定有效的驱动信号，时刻确保陀螺处于谐振状态，有效地实现了陀螺驱动检测的反馈机制，形成闭环系统，检测出陀螺信号。

Description

摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体地，涉及一种基于嵌入式系统的摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路。

背景技术

微机械电子系统（MEMS）主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分。MEMS利用各种加工工艺，尤其是微细加工技术，在电子通信以及微电子技领域最新成果的基础上，逐渐成为了高科技前沿学科。微陀螺仪，是惯性系统的核心器件，在微机械电子系统中占有重要地位，在航天航空、海上导航、军用制导和其他民用领域等都有着广泛的应用。

而摇动质量体声波固体波动微陀螺采用压电材料作为主体部件，采用MEMS加工工艺和技术，具有抗过载、抗冲击能力强、工作谐振频率高、分辨率高、启动时间短等优越特性，在军用导航、航空航天、制导技术以及民用消费电子等领域等具有广泛的应用前景。这种陀螺利用谐振状态和压电效应，在极化方向上获得外界相应方向上输入的角速度对应的电信号，通过检测电信号的幅值和频率，反映出外加角速度的信号。

无论是摇动质量体声波固体波动微陀螺的驱动还是检测，都是它本身工作的重要环节。对一些文献进行检索，浙江大学信电系半导体光电子研究所的王慧泉和上海微系统与信息技术研究所的焦继伟等人在2006年CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS上发表的文章“高性能微机械陀螺接口电路研究”。文献中提到，高性能微机械陀螺的接口电路采用的是闭环驱动，并给出了基本的框图。微机械陀螺接口电路可分为两部分:驱动环路和检测电路;驱动环路包括陀螺监测端、隔离放大器、自动增益控制(automaticgaincontrol,AGC电路)、相移电路、功放电路以及陀螺驱动端,检测电路包括电容-电压转换电路(C-V电路)、滤波放大电路、乘法器和低通滤波器。驱动环路为陀螺提供驱动信号,并为检测电路提供载波信号,检测电路将陀螺输出的变化电容转换为电压信号,通过同步解调电路得到角速度信号。但是，文献中所述的闭环只是保证幅值稳定的单闭环工作方式，并且没有给出具体的实施方案，对各个模块也没有细化的实施方式。

在实际中，我们不但需要幅值的稳定，还需要一些其他的特殊要求，尤其是频率问题。就摇动质量体声波固体波动微陀螺而言，当温度等条件发生变化时，同样也会改变陀螺的谐振频率。因此跟踪陀螺的谐振频率是必要也是亟待解决的问题。微陀螺的驱动与检测是一个技术难题，对整体电路提出了较高的要求。陀螺输入信号要求幅值稳定，频率同陀螺谐振模态时刻共振；对输出信号来说，由于在外加角速度情况下，同无外加信号相比，输出信号变化量较小，这就需要较为精确的检测手段。同时，由于陀螺本身会受到外界环境的影响，温度的变化会导致陀螺谐振频率的漂移，这就要求控制系统能够准确检测出这一变化，跟踪谐振频率。只有这样才能提高陀螺仪的精确度和分辨率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于嵌入式系统的摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，能够跟踪微陀螺的频率，施加稳定的恒幅驱动信号，并且可以高效准确地检测到外加角速度引起的电路信号，具有高效、简单、准确的优点。

为实现以上目的，本发明提供一种基于嵌入式系统的摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，包括嵌入式核心部分、外围电路部分、摇动质量体声波固体波动微陀螺部分和计算机显示部分，嵌入式核心部分连接外围电路部分，再连接摇动质量体声波固体波动微陀螺部分，然后经过外围电路部分，再回到嵌入式核心部分；嵌入式核心部分与计算机显示部分直接连接并实时通信；摇动质量体声波固体波动微陀螺部分的驱动与检测主要在嵌入式核心部分完成，外围电路部分起辅助作用，从而控制陀螺并敏感陀螺输出；具体的：

嵌入式核心部分包括DAC（DigitaltoAnalogConverter，数模转换模块）、ADC（AnalogtoDigitalConverter，模数转换模块）、DMA（DirectMemoryAccess，直接内存存取）、CPU（CentralProcessingUnit，中央处理器）以及通信接口，其中：CPU处于中心位置，分别连接控制DAC、ADC、DMA以及通信接口；DMA作为数据通道，也连接到DAC、ADC，并同CPU一同控制DAC、ADC；DAC由第一DAC和第二DAC两部分组成且功能相同；ADC由第一ADC、第二ADC、第三ADC组成且功能相同。

摇动质量体声波固体波动微陀螺部分包括陀螺、陀螺固定框架、陀螺电路接口和由温度检测设备以及温度检测电路接口组成的温度控制模块，其中：陀螺作为被测试元件设置在陀螺固定框架中心，与陀螺电路接口相连；温度检测设备设置在陀螺边缘，陀螺固定框架上设置有温度检测电路接口；陀螺固定框架将这部分上的结构固定好，并同外围电路部分相连。

外围电路部分包括同相放大电路、反相放大电路、电荷放大器、移相器和仪用放大器，其中：同相放大电路和反相放大电路前紧连嵌入式核心部分，后紧连摇动质量体声波固体波动微陀螺部分；电荷放大器前紧连摇动质量体声波固体波动微陀螺部分，后连移相器和仪用放大电路；仪用放大器再返回连接嵌入式核心部分。

具有摇动质量体声波固体波动微陀螺部分包括一个通过基板支撑的具有摇动质量块的谐振子、四个与基板边平行的驱动电极、四个与基板边平行的检测电极以及四个温度检测设备，其中：驱动电极、检测电极和温度检测设备均设置于基板上。

计算机显示部分通过通信接口连接嵌入式核心部分并接受嵌入式核心部分传递的数据，并把这些数据以文字和图像的方式显示在计算机界面上。

信号从嵌入式核心部分的CPU开始，经过各个部分处理后，再回到嵌入式核心部分的CPU，并把收集到的信号显示在计算机界面，具体流程如下：

在嵌入式核心部分的CPU下，第一DAC和第二DAC使用第一DMA传输的数据、固定频率和幅值产生两路信号，即正弦信号和余弦信号，再分别经过同相放大电路和反相放大电路产生四路相位相差90度的信号，输入陀螺驱动端，对陀螺进行驱动；陀螺在固定频率和幅值的驱动下，按照预定模态进行工作，在检测端检测到输出信号；分别提取对向两路的检测信号，顺次经过电荷放大器、移相器、仪用放大器来进行电荷放大、移相、差分放大，然后信号再进入到第一ADC和第二ADC处，第一ADC和第二ADC把信号提取出来，同时温度检测设备也会把温度数据通过温度检测电路接口传送到第三ADC处，经由第二DMA传递到CPU中；CPU分析第一ADC、第二ADC和第三ADC传输过来的信号数据，提取出信号的频率和幅值以及温度数据，这里的频率和幅值代表了陀螺的输出，而温度数据代表了温度的大小；CPU把分析完的数据传递给通信接口，通信接口把数据传递给计算机显示部分显示出来，这样就完成了一整套的驱动、检测和显示过程。

当陀螺的温度发生了变化导致谐振频率发生了偏移，第三ADC处检测到的温度数据首先发生了变化，继而在第一ADC、第二ADC处检测到信号幅值减小，CPU得到这一变化的数据马上发出指令，并改变DAC的频率，使得信号频率同陀螺共振，在第一ADC、第二ADC处检测到信号幅值回到正常；当陀螺存在外加角速度信号时，第一ADC、第二ADC检测到的信号的幅值会增大，这个增量即代表了陀螺外加角速度信号的大小。

本发明为摇动质量体声波固体波动微陀螺提供稳定有效的驱动信号，时刻确保压电陀螺处于谐振状态，克服了因温度变化导致的频率漂移和幅值变化所带来的误差，有效地实现了陀螺驱动检测的反馈机制，形成闭环系统，检测出陀螺信号，具体的：

本发明中，嵌入式核心部分控制DAC信号发生，产生两路正交信号，再经过同相放大器和反相放大器，产生四路相位相继相差90度的信号。流程主要是CPU将DAC需要的数据经由DMA发送给DAC，进行信号发生。具体工作过程如下：CPU把将产生信号量化成固定数值的数组存储，并按照顺序发给DMA，DMA作为专用数据传输模块，用循环模式向DAC传递这些数据，使DAC接受这些数据就产生这些数据对应的电平值，从而产生周期性的信号，最后经过DAC内部的滤波作用，产生稳幅稳频的正弦信号；信号的频率就是由数据传送时间间隔来控制，时间间隔越大，频率就越小。

本发明中，ADC用的是嵌入式核心部分中的ADC信号检测模块，它采集陀螺输出信号，经DMA将数据传递给嵌入式核心部分，这部分准确采集输出信号的频率与幅值，信号幅值的大小可以反映陀螺外加角速度信号的大小，外加角速度越大，输出信号的幅值越大，成正相关。具体工作过程如下：CPU程序控制采样时间，在一个周期内通过ADC端口进行数据采集，每采集到一个电平数值，经过DMA进行数据循环传输给CPU，CPU存储这些数值，通过程序滤波，构建还原信号，再计算这个信号的幅值与频率。

本发明中，温度控制模块中的温度检测设备用于检测摇动质量体声波固体波动微陀螺部分的温度，并把温度数据通过温度检测电路接口，再经过第三ADC数据采集，第二DMA数据传送，温度数据传送给CPU，再由CPU进行处理，流程是：温度检测设备采用温度敏感元件——高精度热敏电阻，当温度发生微小变化的时候，高精度热敏电阻的阻值就发生了变化，然后第三ADC通过温度检测接口电路检测到当前阻值，经过第二DMA传递给CPU，以便CPU进行数据处理。

第一ADC、第二ADC检测到的陀螺输出信号，第三ADC检测到的温度数据，传递给CPU，具体的：

在正常温度T₀下，输入信号与陀螺达到谐振，简单记为第一ADC或者第二ADC得到信号为：

U₁=B₁sin（w₁t+p）

这里只关注一个信号即可满足所需要的条件，并且重点是两个数据，一为幅值B，二为频率w，并且这里的w₁=w₀，就是陀螺在当前温度下的谐振频率

记在正常温度T₀下，第三ADC检测到的信号为：

U₃=B₃

当温度改变至T₁时，这里假设T₁>T₀，由于压电材料本身的性质，会导致陀螺本身的谐振频率发生改变，这里假设改变至w₁₁。此时，第三ADC获得的温度检测信号为：

U₃₁=B₃₁

由于T₁>T₀，所以B₃₁>B₃。

由于谐振频率改变，驱动信号频率没有发生改变时，将会使第一ADC处检测到的信号变化，为

U₁₁=B₁₁sin（w₁t+p）

由于陀螺振动属于受迫振动，所以第一ADC处输出信号频率仍为w₁，而谐振频率此时已经为w₁₁，在非谐振点w₀处的振动幅值不是最大的，相比前者谐振点在w₀处会变小，即B₁₁<B₁。

所以，当温度增加时，导致了谐振点变化，给整个检测系统带来的变化是，第三ADC温度检测数据B₃增大，第一ADC处信号检测幅值B₁变小，即：

B₃——B₃₁B₃₁>B₃

B₁——B₁₁B₁₁<B₁

系统的要求是能够及时跟踪陀螺的谐振频率，即当ADC检测到上述两个条件时，CPU发出指令，令DAC信号发生在不改变幅值的情况下，改变频率，为新谐振点w₁₁。这样就使输入信号同陀螺重新达到共振，然后ADC再次检测输出信号。

上述特点，从DAC信号发生处产生的信号，幅值稳定，能够跟踪陀螺谐振频率，经过同相和反相放大之后，形成四路相位相差90度的信号，继而加在陀螺的驱动端电极上，驱动陀螺振动；从ADC处检测到信号，能够时刻反映出陀螺的状态变化，包括温度，振动情况，以及外加角速度。ADC同CPU以及DAC形成闭环反馈系统，稳定高效驱动陀螺，并检测出摇动质量体声波固体波动微陀螺外加角速度信号。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明能够为摇动质量体声波固体波动微陀螺提供稳定有效的驱动信号，时刻确保压电陀螺处于谐振状态，克服了因温度变化导致的频率漂移和幅值变化所带来的误差，有效地实现了陀螺驱动检测的反馈机制，形成闭环系统，检测出陀螺信号；本发明提出的方法简单有效，实用易行，嵌入式核心加入之后，DAC的稳幅输出可以完全替代自动增益，嵌入式核心部分中的DAC可以直接通过程序控制设定，达到恒定稳幅输出，这样就避免了这个反馈给电路所带来的繁琐，同样达到了稳幅的目的；嵌入式核心部分的加入，在检测陀螺幅值的同时也可以检测陀螺的频率，还可以检测外界变化，不但能够达到检测陀螺信号输出的目的，也可以通过程序控制，把外界变化反映出来，改变驱动信号发生频率，跟随改变后的谐振点，达到智能锁相。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例基于嵌入式系统的摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路原理图；

图2为本发明一实施例嵌入式核心内部软件控制程序流程图；

图3为本发明一实施例同相放大器示意图；

图4为本发明一实施例反相放大器示意图；

图5为本发明一实施例电荷放大器示意图；

图6为本发明一实施例移相器示意图；

图7为本发明一实施例仪用放大器示意图；

图8为本发明一实施例陀螺结构示意图。

图中：1为嵌入式核心，2为摇动质量体声波固体波动微陀螺，3为同相放大器，4为反相放大器，5为电荷放大器，6为移相器，7为仪用放大器，8为计算机界面；

101为嵌入式CPU，102为DMA通道，103为ADC通道，104为DAC通道，105为通信接口；

201为陀螺，202为陀螺固定框架，203、204为温度检测电路接口，205为驱动电极电路接口，206为检测电极电路接口，207为温度检测设备，208为驱动电极，209为检测电极，210为具有摇动质量块的谐振子，211为基板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种基于嵌入式系统的摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，包括嵌入式核心部分1、摇动质量体声波固体波动微陀螺2、同相放大器3、反相放大器4、电荷放大器5、移相器6、仪用放大器7和计算机界面8。

本实施例中，嵌入式核心部分1包括嵌入式CPU101、DMA通道102(DMA1和DMA2)、ADC通道103(ADC1、ADC2和ADC3)、DAC通道104(DAC1和DAC2)和通信接口105，其中：DAC通道104有两部分DAC1和DAC2，分别产生相位差为90度同样幅度的正弦和余弦信号，两路信号分别经过同相放大器3和反相放大器4产生四路相位相差90度同样幅度的正弦信号，用于驱动摇动质量体声波固体波动微陀螺2；陀螺电路接口分为驱动电极电路接口205和检测电极电路接口206，摇动质量体声波固体波动微陀螺2驱动端D（D1、D2、D3、D4）的驱动电极电路接口205接受上述四路信号，对其进行驱动；摇动质量体声波固体波动微陀螺2产生谐振后，检测端S(S1、S2、S3、S4)的检测电极电路接口206检测到输出信号，把这些信号经过电荷放大器5，其中两路（S1、S4）再经移相器6移相，与另两路(S2、S3)匹配之后，成对(S1与S2、S3与S4)分别经过仪用放大器7进行差分放大，得到的信号由ADC通道103的ADC1和ADC2进行采集，再经DMA通道102(DMA2)后传递给嵌入式CPU101；温度检测电路接口203、204（这里分开说明只是为了体现结构，两部分本质是直接相通）将温度检测信息同样传递给ADC通道103的ADC3，经DMA通道102（DMA2）后，传递给嵌入式CPU101；嵌入式CPU101将得到的这些数据经通信接口105传递给计算机界面8进行显示。

本实施例中，摇动质量体声波固体波动微陀螺2包括陀螺201、陀螺固定框架202、陀螺电路接口205和206和由温度检测设备207以及温度检测电路接口203和204，其中：陀螺201作为被测试元件设置在陀螺固定框架202的中心，与陀螺电路接口205和206相连；温度检测设备207设置在陀螺201边缘，陀螺固定框架202边沿设置有温度检测电路接口203、204；陀螺固定框架202将以上部分的结构固定好，并同其他部分相连；温度检测设备207用于检测陀螺模块的温度，并把温度数据通过温度检测电路接口203和204，再经过ADC通道103(ADC3)数据采集、DMA通道102(DMA2)数据传送给嵌入式CPU，再由嵌入式CPU101进行处理。

如图2所示为本实施例嵌入式核心内部软件控制程序流程图，在嵌入式核心部分1中，为了能够达到稳定幅度和频率跟踪的功能，嵌入式CPU101控制程序需要特殊设计：嵌入式CPU101经过初始化之后，首先进行各项功能的初始配置，如系统时钟配置、中断配置、全局变量初始化温度T=T₀、ADC时钟配置、DMA1配置、ADC通道配置、DAC时钟配置、DMA2配置、DAC通道配置；在DAC信号发生时，还要给出全局变量初始化频率w=w₀、幅值B=B₁，这样ADC和DAC就可以开始工作了；假设ADC采集到信号为温度T=T₁、频率w=w₁、幅值B=B₁，并将它们发送到信息通道，再显示出来；根据温度是否发生了变化来进行判断是否要改变频率。首先判断T₁与T₀是否相等，相等说明温度没变化，则无需改变，不用进入改变频率的中断，直接关中断；如果温度变化了，即T₁与T₀不相等，说明可能要改变频率，则再判断幅值是否改变；判断幅值B₁与B₀是否相等，相等则说明幅值没有变化，则无需改变，不用进入改变频率中断，直接关中断；如果幅值变化了，即B₁与B₀不相等，说明需要改变频率，是温度变化引起了频率漂移，进而导致幅值变化，此时进入中断，改变频率w=w₁₁，w₁₁为该温度下，提前定标好的谐振频率。同时将全局变量w、T改变成现在的值，即频率w=w₁₁，温度T=T₀，也可以认为是做如下改变w₀=w₁₁，T₀=T₁，将陀螺初始化状态量改成应该改变到的值，再使DAC按照这个模式工作，幅值是不变的，这是为了稳定幅值。当下一次再次进行温度和幅值检测判断时，按照这个改变后的量进行判断即可。ADC再次采集数据，把改变后的量再次发送到信息通道，显示出来，这样就完成了一个改变周期的工作。

如图3和图4所示为本实施例的同相放大器3和反相放大器4示意图，用于把DAC1和DAC2发出的两路信号转变成四路相位差为90的等幅正弦信号，其中：同相放大器3对信号按照同相位进行放大，而反相放大器4对信号进行相位相反即180度反转相位进行放大。因此从DAC发出的信号相位例如分别为0度和90度，分别记为标准正弦和余弦信号，那么相位为0度的正弦信号经过同相放大和反相放大之后，形成的信号相位为0度和180度；而相位为90度的余弦信号在经过同相放大和反相放大之后，所形成的信号相位为90度和270度，四个放大器的放大效果均调整一致使输出信号幅值相同。这样就按照预期形成了四路相位差为90的等幅正弦信号。

如图5所示为本实施例的电荷放大器5示意图，对陀螺的输出信号进行采集和放大。

如图6所示为本实施例的移相器6示意图，用于对信号进行移相，两个移相器6同时对一个信号使用，可以使达到信号相位在0-270度自由进行调整，范围之宽，足够使用。

如图7所示为本实施例的仪用放大器7示意图，用于将两路信号在相位匹配时进行按照特定倍数的差分放大，经过这一放大，信号同之前幅度和频率上的微小变化可以显示出来，这样再经过采集，就可以检测到这一变化。在温度不变的情况下，它就是外加角速度的反映；而在温度改变的情况下，经过图2的流程后，可以再次得到这一反映。

如图8所示为本实施例的陀螺201结构示意图，包括：一个通过基板211支撑的具有摇动质量块的谐振子210、四个与基板211边平行的驱动电极208、四个与基板211边平行的检测电极209以及四个温度检测设备207，其中：

基板211为正方形的等边薄板，四边固定，其余部分不施加限制，这样的固定方式保证压电材料的拉伸收缩最明显，因而对输入角速度灵敏；

具有摇动质量块的谐振子210为长方体，设置于基板211正中处；

具有摇动质量块的谐振子210的材料为金属，基板211的材料为PZT压电材料；

四个驱动电极208和四个与检测电极209分别沿基板211四边的方向配置，且与具有摇动质量块的谐振子210之间有间隙，每个驱动电极208内侧设置与基板211边平行的检测电极209，驱动电极208和检测电极209均固定在基板211上；

四个驱动电极208的材料为金属，形状为长方形，分别沿正方形基板211边缘平行设置，在检测电极209的外侧并且两者之间存在间隙，用于激励具有摇动质量块的谐振子210工作在驱动模态；

四个检测电极209的材料为金属，形状为长方形，分别沿正方形基板211边缘平行设置，在驱动电极208的内侧并且两者之间存在间隙，用于检测具有摇动质量块的谐振子210在检测模态振型的振动，从而检测外界输入角速度的大小；

四个温度检测设备207均匀设置于基板211的四角，分别对应与驱动电极208与检测电极209保持一定距离，温度检测设备207边缘与基板211边缘平行，并固定在基板211上；

四个温度检测设备207为高精度热敏电阻，或是其他温度敏感元件。

本实施例所述的一种基于嵌入式系统的摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，从DAC通道104信号发生处产生的信号，幅值稳定，能够跟踪陀螺谐振频率，经过同相和反相放大之后，形成四路相位相差90度的信号，继而加在陀螺的驱动端电极上，驱动陀螺振动；从ADC通道103处检测到信号，能够时刻反映出陀螺的状态变化，包括温度、振动情况以及外加角速度；ADC通道103同嵌入式CPU以及DAC通道104形成闭环反馈系统，稳定高效驱动陀螺，并检测出摇动质量体声波固体波动微陀螺外加角速度信号。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，其特征在于，包括嵌入式核心部分、外围电路部分、摇动质量体声波固体波动微陀螺部分和计算机显示部分，其中：嵌入式核心部分连接外围电路部分，再连接摇动质量体声波固体波动微陀螺部分，然后经过外围电路部分，再回到嵌入式核心部分；同时嵌入式核心部分与计算机显示部分直接连接并实时通信；具体的：

嵌入式核心部分包括DAC、ADC、DMA、CPU以及通信接口，其中：CPU处于中心位置，分别连接控制DAC、ADC、DMA以及通信接口；DMA作为数据通道，也连接到DAC、ADC，并同CPU一同控制DAC、ADC，DMA由第一DMA和第二DMA组成；DAC由第一DAC和第二DAC两部分组成且功能相同；ADC由第一ADC、第二ADC、第三ADC组成且功能相同；

摇动质量体声波固体波动微陀螺部分包括陀螺、陀螺固定框架、陀螺电路接口和由温度检测设备以及温度检测电路接口组成的温度控制模块，其中：陀螺作为被测试元件设置在陀螺固定框架中心，与陀螺电路接口相连；温度检测设备设置在陀螺边缘，陀螺固定框架上设置有温度检测电路接口；陀螺固定框架将上述结构固定好后同外围电路部分相连；

外围电路部分包括同相放大电路、反相放大电路、电荷放大器、移相器和仪用放大器，其中：同相放大电路和反相放大电路前端紧连嵌入式核心部分，后端紧连摇动质量体声波固体波动微陀螺部分；电荷放大器前端紧连摇动质量体声波固体波动微陀螺部分，后端连移相器和仪用放大器；仪用放大器再返回连接嵌入式核心部分；

具有摇动质量体声波固体波动微陀螺部分包括一个通过基板支撑的具有摇动质量块的谐振子、四个与基板边平行的驱动电极、四个与基板边平行的检测电极以及四个温度检测设备，其中：驱动电极、检测电极和温度检测设备均设置于基板上；

计算机显示部分通过通信接口连接嵌入式核心部分并接受嵌入式核心部分传递的数据，并把这些数据以文字和图像的方式显示在计算机界面上；

上述摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，信号从嵌入式核心部分的CPU开始，经过各个部分处理后，再回到嵌入式核心部分的CPU，并把收集到的信号显示在计算机界面，具体信号处理如下：

在嵌入式核心部分的CPU下，第一DAC和第二DAC使用第一DMA传输的数据，固定频率和幅值产生两路信号，即正弦信号和余弦信号，再分别经过同相和反相放大产生四路相位相差90度的信号，输入陀螺驱动端，对陀螺进行驱动；陀螺在固定频率和幅值的驱动下，按照预定模态进行工作，在检测端检测到输出信号；分别提取对向两路的检测信号，顺次经过电荷放大器、移相器、仪用放大器来进行电荷放大、移相、差分放大，然后信号再进入到第一ADC和第二ADC处，第一ADC和第二ADC把信号提取出来，同时温度检测设备也会把温度数据通过温度检测电路接口传送到第三ADC处，经由第二DMA传递到CPU中；CPU分析第一ADC、第二ADC和第三ADC传输过来的信号数据，提取出信号的频率和幅值以及温度数据，这里的频率和幅值代表了陀螺的输出，而温度数据代表了温度的大小；CPU把分析完的数据传递给通信接口，通信接口把数据传递给计算机显示部分显示出来，这样就完成了一整套的驱动、检测和显示过程。

2.根据权利要求1所述的一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，其特征在于，所述嵌入式核心部分控制DAC信号发生，产生两路正交信号，再经过同相放大器和反相放大器，产生四路相位相继相差90度的信号；其中：CPU将DAC需要的数据经由DMA发送给DAC，进行信号发生，即CPU把将产生信号量化成固定数值的数组存储，并按照顺序发给DMA，DMA作为专用数据传输模块，用循环模式向DAC传递这些数据，使DAC接受这些数据就产生这些数据对应的电平值，从而产生周期性的信号，最后经过DAC内部的滤波作用，产生稳幅稳频的正弦信号；信号的频率就是由数据传送时间间隔来控制，时间间隔越大，频率就越小。

3.根据权利要求1所述的一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，其特征在于，所述嵌入式核心部分中的ADC信号检测模块，它采集陀螺输出信号，经DMA将数据传递给嵌入式核心部分，这部分准确采集输出信号的频率与幅值，信号幅值的大小可以反映陀螺外加角速度信号的大小，外加角速度越大，输出信号的幅值越大，成正相关；CPU程序控制采样时间，在一个周期内通过ADC端口进行数据采集，每采集到一个电平数值，经过DMA进行数据循环传输给CPU，CPU存储这些数值，通过程序滤波，构建还原信号，再计算这个信号的幅值与频率。

4.根据权利要求1所述的一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，其特征在于，所述温度控制模块中的温度检测设备用于检测摇动质量体声波固体波动微陀螺部分的温度，并把温度数据通过温度检测电路接口，再经过第三ADC数据采集，第二DMA数据传送，温度数据传送给CPU，再由CPU进行处理。

5.根据权利要求4所述的一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，其特征在于，所述温度检测设备采用热敏电阻，当温度发生微小变化的时候，热敏电阻的阻值就发生了变化，然后第三ADC通过温度检测接口电路检测到当前阻值，经过第二DMA传递给CPU，以便CPU进行数据处理。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种摇动质量体声波固体波动微陀螺驱动与检测电路，其特征在于，所述整个电路从ADC处检测到信号，能够时刻反映出陀螺的状态变化，包括温度，振动情况，以及外加角速度，其中外加信号即外加角速度会造成检测端输出信号比原信号幅值增大，经过放大和差分之后，ADC再检测这一信号，经过CPU内部处理和运算，得到增加的幅值数值，即一一对应外加信号的数值，然后再把这一数值反映到计算机界面上。