CN106370172A - 基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置及方法，所述装置包括：嵌入式数字单元、模拟电路单元以及无线模块；所述嵌入式数字单元与所述模拟电路单元连接，所述模拟电路单元与体声波固体波动微陀螺连接，所述无线模块集成于所述嵌入式数字单元上；驱动信号经所述嵌入式数字单元到所述模拟电路单元，再到体声波固体波动微陀螺，体声波固体波动微陀螺信号输出到所述模拟电路单元，经所述模拟电路单元前置处理后输入到所述嵌入式数字单元进行信号处理，所述无线模块负责所述装置与外界之间的控制命令以及最终信号的输出。本发明可以有效检测并输出陀螺信号，精度高，稳定性好。

Description

基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置及方法

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体地说，涉及的是一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置及方法。

背景技术

陀螺仪作为一种载体角速度敏感惯性传感器，是惯性测量单元(IMU)中的核心器件，在航空、航天、船舶等传统工业领域的姿态控制和导航定位等方面有着非常重要的作用。MEMS微陀螺具有尺寸质量小、功耗低、成本低、环境适应性好、集成度高等优点，使其不仅在航空、航天、船舶等传统工业领域部分替代了传统陀螺仪，而且能够在汽车工业、工业自动化控制、消费电子的姿态稳定控制等市场领域以惊人的速度拓展。

随着我国经济的发展，我国在军事、工业及消费电子等领域对高性能、小尺寸、高可靠性的MEMS微陀螺的需求正变得日益迫切。

体声波固体波动微陀螺采用压电材料作为驱动和检测部件，是一种新型的全固态MEMS微陀螺，具有抗过载、抗冲击能力强、工作谐振频率高、不需真空封装、启动时间短等优越特性，此种陀螺利用谐振状态和压电效应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。

体声波固体波动微陀螺的驱动与检测电路是陀螺系统工作的重要环节，现阶段国内陀螺的驱动电路以模拟电路居多，往往采用控制幅值稳定的单闭环AGC方式，其存在噪声较大，无法自校正，解调误差大等缺陷，基于数字化的闭环电路系统可以完成模拟电路不能达到的频相以及幅值稳定，有效降低纯模拟电路误差，完成系统的自稳定以及用数字芯片信号的解调。故而基于嵌入式的陀螺电路驱动与检测系统为陀螺电路的发展方向。

经检索，中国专利公开号为103344228A、申请号：201310257428.X，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，该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。该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，有效地实现了陀螺驱动检测的反馈机制，检测出陀螺信号。但是该专利中的频率锁定、模拟电路带来的噪声以及误差等，还可以进一步的改进。

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数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置及方法，在驱动端能够跟踪体声波固体波动微陀螺的频率，智能调节驱动信号的幅值，在检测端运用数字电路技术，完成陀螺检测信号的智能解调以及数字信号处理。系统通过模拟电路与数字电路的交互作用完成稳定的陀螺驱动检测闭环自稳定系统，能够准确、稳定地检测出陀螺的输出信号。

根据本发明的第一方面，提供一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，所述装置包括：嵌入式数字单元、模拟电路单元以及无线模块，电路工作对象为体声波固体波动微陀螺；

所述嵌入式数字单元与所述模拟电路单元连接，所述模拟电路单元与体声波固体波动微陀螺连接，所述无线模块集成于所述嵌入式数字单元上；驱动信号经所述嵌入式数字单元到所述模拟电路单元，再到体声波固体波动微陀螺，体声波固体波动微陀螺信号输出到所述模拟电路单元，经所述模拟电路单元前置处理后输入到所述嵌入式数字单元进行信号处理，所述无线模块负责所述装置与外界之间的控制命令以及最终信号的输出；

所述模拟电路单元包括驱动模块、检测模块和监测模块，其中：

所述驱动模块，连接体声波固体波动微陀螺的驱动电极，负责体声波固体波动微陀螺驱动信号的发生工作，其信号发生频率与体声波固体波动微陀螺固有频率实时锁定，且信号发生幅值恒定，并将发生信号输出给与体声波固体波动微陀螺；

所述检测模块，连接体声波固体波动微陀螺的检测电极，用于接收体声波固体波动微陀螺的检测电极的输出信号，对体声波固体波动微陀螺输出信号放大与解调；

所述监测模块，连接体声波固体波动微陀螺的监测电极，并与驱动模块实时关联，用于监控体声波固体波动微陀螺的工作状态，将体声波固体波动微陀螺的监测信号经过嵌入式数字单元处理后反馈给驱动模块，以保证体声波固体波动微陀螺的稳定工作状态；

所述嵌入式数字单元，包括锁相环系统、智能增益控制器以及数字解调系统，其中：

所述锁相环系统，连接驱动模块的数模转换器，用于根据智能增益控制器反馈的信号，为驱动模块的数模转换器提供需要的频率和相位的驱动信号；

所述智能增益控制器，连接监测模块的第二模数转换器，用于接收监测模块的监测信号，并对监测信号进行放大或者缩小，作为锁相环系统的反馈信号；

所述数字解调系统，其一端连接检测模块，另一端连接无线模块，用于接收检测模块的检测信号，并对检测信号进行解调后传输至无线模块。

优选地，所述驱动模块由自动增益控制系统、数模转换器DAC组成，其中：所述数模转换器DAC的一端连接嵌入式数字单元、另一端连接自动增益控制系统，用于接收来自嵌入式数字单元的数字信号，将数字信号转换为模拟信号，并传输至自动增益控制系统；所述自动增益控制系统的另一端连接体声波固体波动微陀螺的驱动电极，用于接收数模转换器DAC的模拟信号，对接收到的模拟信号进行幅值控制，并传输至体声波固体波动微陀螺的驱动电极。

优选地，所述检测模块由第一模数转换器ADC、第一电荷放大器组成，其中：所述第一电荷放大器的一端连接体声波固体波动微陀螺的检测电极、另一端连接第一模数转换器ADC，用于接收检测电极的检测信号，对接收到的检测信号进行放大，并传输至第一模数转换器ADC；所述第一模数转换器ADC的另一端连接嵌入式数字单元，用于接收第一电荷放大器的放大信号，将模拟信号转换为数字信号，并传输至嵌入式数字单元。

优选地，所述监测模块由第二模数转换器ADC、第二电荷放大器组成，其中：所述第二电荷放大器的一端连接体声波固体波动微陀螺的监测电极、另一端连接第二模数转换器ADC，用于接收监测电极的监测信号，对接收到的监测信号进行放大，并传输至第二模数转换器ADC；所述第二模数转换器ADC的另一端连接嵌入式数字单元，用于接收第二电荷放大器的放大信号，将模拟信号转换为数字信号，并传输至嵌入式数字单元。

优选地，所述锁相环PLL系统内嵌于嵌入式数字单元内，完成在频率范围内的动态信号捕捉，完成对信号频率相位的跟踪工作，从而保证体声波固体波动微陀螺始终工作在驱动模态固有频率之下。

更优选地，所述锁相环PLL系统为一个负反馈系统，通过接受反馈信号，调整自动增益控制系统的放大倍数，完成对体声波固体波动微陀螺驱动信号幅值的自动增益控制，使体声波固体波动微陀螺的驱动信号幅值稳定，保证体声波固体波动微陀螺稳定在驱动模态下。

优选地，所述监测模块以及检测模块所用微弱信号采集的方法是分别采用第二电荷放大器和第一电荷放大器，将体声波固体波动微陀螺输出的微弱电荷信号转化为放大的电压信号，同时将体声波固体波动微陀螺的高阻抗输出转换成低阻抗输出，并分别通过第二模数转换器ADC、第一模数转换器ADC与嵌入式数字单元交互作用，完成体声波固体波动微陀螺信号的输出以及反馈。

优选地，所述嵌入式数字单元配合检测模块中的第一电荷放大器和第一模数转换器ADC完成体声波固体波动微陀螺输出信号的检测解调工作：

在无角速度输入初始化时，嵌入式数字单元智能调整体声波固体波动微陀螺的三路监测信号中的任意两路等幅值且固定相位差；

在体声波固体波动微陀螺稳定工作阶段，体声波固体波动微陀螺感应到角速度输出产生科氏力，并作用于体声波固体波动微陀螺的检测电极，使得体声波固体波动微陀螺两路检测信号的输出幅值发生变化，检测模块捕捉此变化并通过嵌入式数字单元中的数字解调系统进行数字解调以及数字滤波的数字信号处理工作，最终得到一标定值，以最终反应体声波固体波动微陀螺的角速度信息。

优选地，所述监测模块通过第二电荷放大器以及第二模数转换器ADC将体声波固体波动微陀螺的监测电极的信号反馈给嵌入式数字单元，从而完成闭环的反馈工作；嵌入式数字单元接收来自监测模块的监测信号，然后通过第二数模转换器DAC智能调整驱动信号的频率幅值，从而保证体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下，保证体声波固体波动微陀螺的性能。

根据本发明的第二方面，提供一种基于上述装置的基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测方法，所述方法分为初始化阶段和稳定工作阶段；

(1)在初始化阶段：

驱动模块利用嵌入式数字单元的锁相环系统、自动增益控制系统和监测信号反馈在一范围内自动跟踪体声波固体波动微陀螺的谐振频率点，对体声波固体波动微陀螺进行实时数字锁频，同时自动增益控制系统自动调整体声波固体波动微陀螺驱动信号的幅值，通过以上初始化阶段的方法保证体声波固体波动微陀螺的驱动信号质量，从而确保体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下；

检测模块用于进行微弱信号采集，通过模拟电路单元与嵌入式数字单元的交互作用，智能化自动完成信号放大倍数以及相位的数字化调整工作，保证检测信号稳定相差以及等幅值的初始化；

监测模块用于跟踪和记录体声波固体波动微陀螺的频率漂移，利用嵌入式数字单元配合驱动模块实现数字频率跟踪功能，进一步确保体声波固体波动微陀螺稳定工作在工作模态下；

嵌入式数字单元作为所述装置的控制中枢，完成所述装置的调配任务，确定所述装置的各级具体参数，同时进行信号的实时记录、处理、反馈工作；

无线单元配合无线终端完成所述装置的控制以及输出信号的接收工作；

(2)在稳定工作阶段：

嵌入式数字单元根据监测信号的反馈，实时控制和修正驱动信号的频率，实现对体声波固体波动微陀螺漂移的跟踪锁定，保证体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下；同时在检测模块中，利用初始化阶段确定的放大系数，对多路检测信号进行动态捕捉，通过嵌入式数字单元中数字解调系统的数字信号处理以及数字解调，以完成和实现对体声波固体波动微陀螺输出信号的提取，得到数字化的体声波固体波动微陀螺输出，最终利用嵌入式数字单元通过无线模块将数据传输出来。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过嵌入式数字单元以及模拟电路结合，创新的实现陀螺驱动信号的实时锁频以及智能调幅、调相功能，同时运用数字信号处理以及数字解调技术完成对陀螺输出信号的检测、解调与反馈；能够为体声波固体波动微陀螺提供稳幅且跟踪陀螺谐振频率的驱动信号，保证陀螺时刻都处于谐振状态，减小因谐振频率漂移或振动幅值波动带来的误差，很大程度上降低单纯模拟电路系统的电噪声，可以有效地解决目前开环驱动检测电路中存在的问题。同时采用无线模块完成最终信号输出，以减小定标以及检测时线路对陀螺信号的干扰。本发明可以有效检测并输出陀螺信号，精度高，稳定性好。

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为本发明一实施例原理图；

图2a为本发明一实施例体声波固体波动微陀螺结构原理图；

图2b为本发明一实施例体声波固体波动微陀螺结构图；

图3为本发明一实施例PLL内置NCO系统原理图；

图4为本发明一实施例有源二阶低通滤波器电路原理图；

图5为本发明一实施例电荷放大器电路原理图；

图6为本发明一实施例自动增益控制系统原理图。

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，一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，包括：嵌入式数字单元、模拟电路单元以及无线模块，所述模拟电路单元包括驱动模块、检测模块和监测模块，所述装置工作对象为体声波固体波动微陀螺；其中：

所述驱动模块负责体声波固体波动微陀螺驱动信号的发生工作，其信号发生频率与体声波固体波动微陀螺的固有频率实时锁定，其信号发生幅值恒定，其在结构上连接体声波固体波动微陀螺的驱动电极，将发生信号输出给与体声波固体波动微陀螺；

所述检测模块负责体声波固体波动微陀螺输出信号的放大与解调工作，其结构上连接体声波固体波动微陀螺的检测电极，负责接收体声波固体波动微陀螺的检测电极的输出信号；

所述监测模块负责监控体声波固体波动微陀螺的工作状态，其在结构上连接体声波固体波动微陀螺的监测电极，并与驱动模块实时关联，用于将体声波固体波动微陀螺的监测信号经过数字处理后反馈给驱动模块，以保证体声波固体波动微陀螺的稳定工作状态；

所述信号收发模块负责所述装置间实时通讯，完成所述装置与外界之间的控制命令以及最终信号的输出；

所述嵌入式数字单元由数字核心、数字频率合成器(DDS)、锁相环(PLL)、自动增益控制系统(AGC)以及数字解调系统、数字滤波器组成；

所述模拟电路单元由电荷放大器、模拟放大器、数模(D/A)转换器(DAC)、模数(A/D)转换器(ADC)组成；

嵌入式数字单元与模拟电路单元连接，模拟电路单元与体声波固体波动微陀螺连接，无线单元集成于嵌入式数字单元上；输入信号经嵌入式数字单元到模拟电路单元，再到体声波固体波动体声波固体波动微陀螺，体声波固体波动微陀螺的信号输出到模拟电路单元，经模拟电路单元前置处理后输入嵌入式数字单元进行数字化处理。

所述装置工作分为两个主要阶段：系统初始化阶段和稳定工作阶段：

(1)初始化阶段

驱动模块利用嵌入式数字单元的PLL系统、AGC系统和监测信号反馈在一定范围内(即体声波固体波动微陀螺谐振频率的左右摆动几赫兹范围内)自动跟踪体声波固体波动微陀螺的谐振频率点，对体声波固体波动微陀螺进行实时数字锁频，同时AGC系统自动调整体声波固体波动微陀螺驱动信号的幅值；通过以上初始化阶段的方法保证体声波固体波动微陀螺的驱动信号质量，从而确保体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下；

所述检测模块用于进行微弱信号采集，通过模拟电路单元的电荷放大器与嵌入式数字单元的数字解调系统交互作用，智能化自动完成信号放大倍数以及相位的数字化调整工作，保证检测信号稳定相差以及等幅值的初始化；

所述监测模块用于跟踪和记录体声波固体波动微陀螺的频率漂移，利用嵌入式数字单元配合驱动模块实现数字频率跟踪功能，进一步确保体声波固体波动微陀螺稳定工作在工作模态下；

所述数字式嵌入式单元作为所述装置的控制中枢，完成所述装置的调配任务，确定所述装置的各级具体参数，同时进行信号的实时记录、处理、反馈工作；

所述无线单元配合无线终端完成所述装置的控制以及输出信号的接收工作。

(2)稳定工作阶段

嵌入式数字单元根据监测信号的反馈，实时控制和修正驱动信号的频率，实现对体声波固体波动微陀螺漂移的跟踪锁定，保证体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下；同时在检测模块中，利用初始化阶段确定的放大系数，对多路检测信号进行动态捕捉，通过数字解调系统的数字信号处理以及数字解调，完成和实现对体声波固体波动微陀螺输出信号的提取，得到数字化的体声波固体波动微陀螺输出；最终并利用嵌入式数字单元通过无线模块将数据传输出来。

作为一优选地实施方式，作为工作对象的所述体声波固体波动微陀螺，由圆盘状谐振体、支撑柱和分布在上下表面的金属电极(包括检测电极、监测电极、驱动电极、平衡电极)组成，其中：

如图2a所示，扇形驱动电极在圆盘状谐振体的上表面相隔30°均匀交叉布置，其良好的对称性保证了驱动模态和检测模态的频率匹配；圆盘状谐振体的材料为压电系数高的PZT-5，极化方向为垂直于圆盘状谐振体上、下表面的方向(z方向)；

如图2b所示，所述支撑柱和基体的材料为玻璃，驱动电极和检测电极材料为金属铜和金属镍，其中镍是为了防止铜电极在空气中快速氧化，且增加铜丝引线和电极间的结合力；此技术为MEMS陀螺工艺现有技术。

如图3所示，所述嵌入式数字单元的PLL核心部件为数字振荡器NCO，所述NCO由相位累加器、波形存储器(ROM)、数模转换器(DAC)和低通滤波器(LPF)构成，其核心为数字部分，即相位累加器与波形存储器(ROM)。所述NCO的工作原理为：

参考时钟f_c每触发一次，相位累加器将对频率控制字进行线性相位累加，得到的相位码对波形存储器(ROM)寻址，使之输出相应的幅度码，完成相位到幅值转换，该编码值存储于波形存储器(ROM)中，波形存储器(ROM)的字节数决定了相位量化误差。在一优选实施例中，因体声波固体波动微陀螺需要模拟驱动信号，故需送入数模转换器(DAC)进行数模转换，最后经低通滤波器(LPF)进行平滑处理，输出信号。

如图4所示，为NCO信号发生D/A转换后所用有源二阶低通滤波器电路原理图，所述低通滤波器可以对数模转换的信号进行平滑处理，去除阶梯毛刺，输出信号供体声波固体波动微陀螺的驱动电极。

如图5所示，为一优选实施例所用电荷放大器电路原理图；所述电荷放大器用于微弱信号的检测，可以将体声波固体波动微陀螺输出的微弱电荷信号转化为放大的电压信号，同时又能够将体声波固体波动微陀螺的高阻抗输出转换成低阻抗输出，再通过后续放大通过A/D转换输入嵌入式数字单元。

如图6所示，为一优选实施例所用自动增益控制系统原理图；所述自动增益控制系统采用数字化PID控制，模拟可变增益放大，模数结合方式保证体声波固体波动微陀螺的驱动信号的幅值稳定；其中输出信号u_o经过振幅检波器以及直流放大器后，将信号送入比较器与参考信号U_R比较，比较之后将反馈输入可控增益放大器，由可控增益放大器调整放大倍数，使得输入信号u_i经过后放大倍数改变，从而保证输出信号的幅值稳定。

本发明所述嵌入式数字单元的信息发射由无线单元完成，从而减小所述装置在检测定标等过程中引入的线路噪声，如转台滑环线路噪声等，提高系统精确度；能够为体声波固体波动微陀螺提供稳定有效的驱动信号，时刻确保体声波固体波动微陀螺处于谐振状态，有效地实现了体声波固体波动微陀螺驱动检测的反馈机制，形成闭环系统，实现体声波固体波动微陀螺信号的检测。

本发明在驱动方式上采用了数字化PLL的方式，以数字振荡器(NCO)代替以往的压控振荡器(VCO)，从而获得更精确的频率锁定；在检测上引入了对于体声波固体波动微陀螺信号的智能化数字调幅、调相，同时采用数字化算法完成了数字解调；模拟电路单元只负责起必要的辅助作用，主体为数字化嵌入式单元，有效的减小了模拟电路带来的噪声以及误差；同时，此项技术电路系统可以经初始化阶段自校正，再进入稳定运行阶段，避免因系统初始的非标准化带来的系统误差；最终信号采用无线单元输出，减小因测试以及定标过程中线路因素的干扰。

综上，本发明使用嵌入式数字单元完成陀螺驱动信号的锁频、稳幅功能；模拟电路单元只负责起必要的辅助作用，主体为数字化嵌入式单元，有效的减小了模拟电路带来的噪声以及误差；同时在检测端采用数字化的智能调幅调相初始化以及数字信号解调，提高了检测信号的精确度。通讯传输使用了无线模块以减少陀螺测试定标时的外界干扰，同时获得良好的通讯兼容性。

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 (10)

1.一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于，所述装置包括：嵌入式数字单元、模拟电路单元以及无线模块；

所述嵌入式数字单元与所述模拟电路单元连接，所述模拟电路单元与体声波固体波动微陀螺连接，所述无线模块集成于所述嵌入式数字单元上；驱动信号经所述嵌入式数字单元到所述模拟电路单元，再到体声波固体波动微陀螺，体声波固体波动微陀螺信号输出到所述模拟电路单元，经所述模拟电路单元前置处理后输入到所述嵌入式数字单元进行信号处理，所述无线模块负责所述装置与外界之间的控制命令以及最终信号的输出；

所述模拟电路单元包括驱动模块、检测模块和监测模块，其中：

所述驱动模块，连接体声波固体波动微陀螺的驱动电极，负责体声波固体波动微陀螺驱动信号的发生工作，其信号发生频率与体声波固体波动微陀螺固有频率实时锁定，且信号发生幅值恒定，并将发生信号输出给与体声波固体波动微陀螺；

所述检测模块，连接体声波固体波动微陀螺的检测电极，用于接收体声波固体波动微陀螺的检测电极的输出信号，对体声波固体波动微陀螺输出信号放大与解调；

所述监测模块，连接体声波固体波动微陀螺的监测电极，并与驱动模块实时关联，用于监控体声波固体波动微陀螺的工作状态，将体声波固体波动微陀螺的监测信号经过嵌入式数字单元处理后反馈给驱动模块，以保证体声波固体波动微陀螺的稳定工作状态；

所述嵌入式数字单元，包括锁相环系统、智能增益控制器以及数字解调系统，其中：

所述锁相环系统，连接驱动模块的数模转换器，用于根据智能增益控制器反馈的信号，为驱动模块的数模转换器提供需要的频率和相位的驱动信号；

所述智能增益控制器，连接监测模块的第二模数转换器，用于接收监测模块的监测信号，并对监测信号进行放大或者缩小，作为锁相环系统的反馈信号；

所述数字解调系统，其一端连接检测模块，另一端连接无线模块，用于接收检测模块的检测信号，并对检测信号进行解调后传输至无线模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于，所述驱动模块由自动增益控制系统、数模转换器组成，其中：所述数模转换器的一端连接嵌入式数字单元，另一端连接自动增益控制系统，用于接收来自嵌入式数字单元的数字信号，将数字信号转换为模拟信号，并传输至自动增益控制系统；所述自动增益控制系统的另一端连接体声波固体波动微陀螺的驱动电极，用于接收数模转换器的模拟信号，对接收到的模拟信号进行幅值控制，并传输至体声波固体波动微陀螺的驱动电极。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于：所述锁相环系统为一个负反馈系统，通过接受反馈信号，调整自动增益控制系统的放大倍数，完成对体声波固体波动微陀螺驱动信号幅值的自动增益控制，使体声波固体波动微陀螺的驱动信号幅值稳定，保证体声波固体波动微陀螺稳定在驱动模态下。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于，所述检测模块由第一模数转换器、第一电荷放大器组成，其中：所述第一电荷放大器的一端连接体声波固体波动微陀螺的检测电极，另一端连接第一模数转换器，用于接收检测电极的检测信号，对接收到的检测信号进行放大，并传输至第一模数转换器；所述第一模数转换器的另一端连接嵌入式数字单元，用于接收第一电荷放大器的放大信号，将模拟信号转换为数字信号，并传输至嵌入式数字单元。

5.根据权利要求4所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于：所述检测模块采用第一电荷放大器进行微弱信号采集，将体声波固体波动微陀螺输出的微弱电荷信号转化为放大的电压信号，同时将体声波固体波动微陀螺的高阻抗输出转换成低阻抗输出，并通过第一模数转换器与嵌入式数字单元交互作用，完成体声波固体波动微陀螺信号的输出以及反馈。

6.根据权利要求4所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于：所述嵌入式数字单元配合检测模块中的第一电荷放大器和第一模数转换器完成体声波固体波动微陀螺输出信号的检测解调工作：

在无角速度输入初始化时，嵌入式数字单元智能调整体声波固体波动微陀螺的三路监测信号中的任意两路等幅值且固定相位差；

在体声波固体波动微陀螺稳定工作阶段，体声波固体波动微陀螺感应到角速度输出产生科氏力，并作用于体声波固体波动微陀螺的检测电极，使得体声波固体波动微陀螺两路检测信号的输出幅值发生变化，检测模块捕捉此变化并通过嵌入式数字单元中的数字解调系统进行数字解调以及数字滤波的数字信号处理工作，最终得到一标定值，以最终反应体声波固体波动微陀螺的角速度信息。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于，所述监测模块由第二模数转换器、第二电荷放大器组成，其中：所述第二电荷放大器的一端连接体声波固体波动微陀螺的监测电极，另一端连接第二模数转换器，用于接收监测电极的监测信号，对接收到的监测信号进行放大，并传输至第二模数转换器；所述第二模数转换器的另一端连接嵌入式数字单元，用于接收第二电荷放大器的放大信号，将模拟信号转换为数字信号，并传输至嵌入式数字单元。

8.根据权利要求7所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于：所述监测模块采用第二电荷放大器进行微弱信号采集，将体声波固体波动微陀螺输出的微弱电荷信号转化为放大的电压信号，同时将体声波固体波动微陀螺的高阻抗输出转换成低阻抗输出，并通过第二模数转换器与嵌入式数字单元交互作用，完成体声波固体波动微陀螺信号的输出以及反馈；

所述监测模块通过第二电荷放大器以及第二模数转换器将体声波固体波动微陀螺的监测电极的信号反馈给嵌入式数字单元，从而完成闭环的反馈工作；嵌入式数字单元接收来自监测模块的监测信号，然后通过第二数模转换器智能调整驱动信号的频率幅值，从而保证体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下，保证体声波固体波动微陀螺的性能。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测装置，其特征在于：所述锁相环系统内嵌于嵌入式数字单元内，完成在频率范围内的动态信号捕捉，完成对信号频率相位的跟踪工作，从而保证体声波固体波动微陀螺始终工作在驱动模态固有频率之下。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述装置的基于数字化嵌入式系统的微陀螺驱动与检测方法，其特征在于：所述方法分为初始化阶段和稳定工作阶段；

(1)在初始化阶段：

驱动模块利用嵌入式数字单元的锁相环系统、自动增益控制系统和监测信号反馈在一范围内自动跟踪体声波固体波动微陀螺的谐振频率点，对体声波固体波动微陀螺进行实时数字锁频，同时自动增益控制系统自动调整体声波固体波动微陀螺驱动信号的幅值，通过以上初始化阶段的方法保证体声波固体波动微陀螺的驱动信号质量，从而确保体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下；

检测模块用于进行微弱信号采集，通过模拟电路单元与嵌入式数字单元的交互作用，智能化自动完成信号放大倍数以及相位的数字化调整工作，保证检测信号稳定相差以及等幅值的初始化；

监测模块用于跟踪和记录体声波固体波动微陀螺的频率漂移，利用嵌入式数字单元配合驱动模块实现数字频率跟踪功能，进一步确保体声波固体波动微陀螺稳定工作在工作模态下；

嵌入式数字单元作为所述装置的控制中枢，完成所述装置的调配任务，确定所述装置的各级具体参数，同时进行信号的实时记录、处理、反馈工作；

无线单元配合无线终端完成所述装置的控制以及输出信号的接收工作；

(2)在稳定工作阶段：

嵌入式数字单元根据监测信号的反馈，实时控制和修正驱动信号的频率，实现对体声波固体波动微陀螺漂移的跟踪锁定，保证体声波固体波动微陀螺稳定在工作模态下；同时在检测模块中，利用初始化阶段确定的放大系数，对多路检测信号进行动态捕捉，通过嵌入式数字单元中数字解调系统的数字信号处理以及数字解调，以完成和实现对体声波固体波动微陀螺输出信号的提取，得到数字化的体声波固体波动微陀螺输出，最终利用嵌入式数字单元通过无线模块将数据传输出来。