CN111551162A - 一种用于常压封装mems陀螺仪解调相角补偿的系统和方法 - Google Patents

一种用于常压封装mems陀螺仪解调相角补偿的系统和方法 Download PDF

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CN111551162A CN202010347080.3A CN202010347080A CN111551162A CN 111551162 A CN111551162 A CN 111551162A CN 202010347080 A CN202010347080 A CN 202010347080A CN 111551162 A CN111551162 A CN 111551162A
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Abstract

本发明公开了一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统和方法，该系统包括陀螺仪闭环驱动模块、检测模态驱动与检测模块、补偿模块、信号检测模块；陀螺仪闭环驱动模块跟踪MEMS陀螺仪的驱动模态谐振频率ωx并产生ωx的正弦波信号sinωxt与sin(2ωxt)，并将sin(2ωxt)输出至补偿模块与检测模态驱动与检测模块；补偿模块基于sin(2ωxt)产生解调相角补偿量
Figure DDA0002470510410000011
并输出至驱动闭环模块以产生相角补偿后的解调正弦波
Figure DDA0002470510410000012
与
Figure DDA0002470510410000013
信号检测模块基于
Figure DDA0002470510410000014
与
Figure DDA0002470510410000015
产生经补偿的哥氏输出信号与正交输出信号，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。本发明基于陀螺仪力反馈检测梳齿可有效降低正交信号对哥氏信号的干扰，能够提升陀螺仪哥氏信号的噪声性能。

Description

一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统和方法
技术领域
本发明涉及MEMS陀螺仪领域，特别是涉及一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统和方法。
背景技术
MEMS陀螺仪作为一种利用哥氏效应敏感输入角速度的传感器，是MEMS技术在惯性导航领域的重要应用之一，具有体积小、重量轻、成本低、可批量生产、易于集成等优点，在军用与民用领域均得到了广泛的应用。MEMS陀螺仪具有驱动模态和检测模态两个工作模态，其中，驱动模态实时跟踪驱动模态谐振频率并维持驱动方向上恒定的振幅；检测模态实时检测敏感轴输入角速度引起的模态振动，再利用乘法解调方式获得包含角速度信息的信号。
为了降低MEMS陀螺仪的制造成本，大气常压封装陀螺仪逐渐受到关注。尽管大气常压封装降低了陀螺仪的品质因数，从而引入了较大的检测环节解调相角误差，进而限制了陀螺仪的测量精度。但通过有效解调相角补偿，其性能可得到明显的提升。目前针对大气常压封装陀螺仪检测环节解调相角的补偿通常采用算法补偿，建立解调相角与温度的模型，从而通过检测温度实现解调算法的补偿。该方法依赖于算法模型的准确性与系统输出的重复性，且复杂的算法同样会提升陀螺仪测控系统的复杂度与成本。
发明内容
发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统。
本发明还提供一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的方法。
技术方案：本发明的用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统包括：陀螺仪闭环驱动模块、检测模态驱动与检测模块、补偿模块和信号检测模块；所述陀螺仪闭环驱动模块用于跟踪硅微陀螺仪的驱动模态谐振频率ωx并产生ωx的单倍频正弦信号sinωxt和二倍频正弦信号sin(2ωxt)，将sinωxt作为反馈实现陀螺仪闭环驱动，并将sin(2ωxt)输出至所述检测模态驱动与检测模块和所述补偿模块；所述检测模态驱动与检测模块基于正交输入信号、哥氏输入信号和所述陀螺仪闭环驱动模块输出的二倍频正弦信号sin(2ωxt)、产生检测模态振动信号，并分别输出至所述补偿模块和所述信号检测模块；所述补偿模块基于所述二倍频正弦信号sin(2ωxt)和所述检测模态振动信号产生解调相角补偿量
Figure BDA0002470510390000021
并输出至所述陀螺仪闭环驱动模块；所述陀螺仪闭环驱动模块基于ωx和
Figure BDA0002470510390000022
产生补偿后的第一解调信号
Figure BDA0002470510390000023
和第二解调信号
Figure BDA0002470510390000024
并将
Figure BDA0002470510390000025
和
Figure BDA0002470510390000026
输出至所述信号检测模块；所述信号检测模块基于
Figure BDA0002470510390000027
和所述检测模态振动信号得到经补偿的哥氏输出信号，并基于
Figure BDA0002470510390000028
和所述检测模态振动信号得到经补偿的正交输出信号；其中，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。
进一步地，所述陀螺仪驱动闭环回路包括驱动模态检测电极、驱动模态驱动电极、驱动模态C/V转换电路、驱动模态放大电路、驱动模态A/D转换电路、驱动模态D/A转换电路、相位解调模块、幅值解调模块、锁相环、自动增益控制器、直接数字式频率合成器和第一乘法器；驱动模态驱动电极用于响应于驱动信号产生振动；驱动模态检测电极检测到驱动模态驱动电极的振动产生驱动模态振动信号，该驱动模态振动信号依次经由驱动模态C/V转换电路、驱动模态A/D转换电路处理后分别输入至相位解调模块与幅值解调模块；相位解调模块进行解调后输出相位相关信号至锁相环，幅值解调模块进行解调后输出幅值相关信号至自动增益控制器；锁相环基于所述相位相关信号跟踪陀螺仪的所述驱动模态谐振频率ωx，并将ωx输出至直接数字式频率合成器；自动增益控制器基于所述幅值相关信号产生驱动信号的幅度；直接数字式频率合成器输出ωx的所述单倍频正弦信号sinωxt和所述二倍频正弦信号sin2ωxt，并将sin2ωxt输入至检测模态驱动和检测模块和补偿模块；第一乘法器将驱动信号的幅度与正弦信号sinωxt相乘后得到驱动信号；所述驱动信号依次经由驱动模态D/A转换电路、驱动模态放大电路处理后输入至驱动模态驱动电极，从而使得驱动模态检测电极的振幅维持恒定，并实时跟踪驱动模态谐振频率ωx，实现陀螺仪闭环驱动。
进一步地，所述检测模态驱动和检测模块包括检测模态驱动电极、检测模态检测电极、检测模态放大电路、检测模态C/V转换电路、检测模态D/A转换电路、检测模态A/D转换电路；所述二倍频正弦信号sin2ωxt依次经由检测模态D/A转换电路、检测模态放大电路处理后输入至检测模态驱动电极；检测模态检测电极对检测模态驱动电极的输出信号、哥氏输入信号和正交输入信号进行检测，检测结果依次经由检测模态C/V转换电路、检测模态A/D转换电路处理后产生所述检测模态振动信号。
进一步地，所述补偿模块包括第一高通滤波器、幅值比较器、第二乘法器、第二低通滤波器和解调相角解算模块；所述第一高通滤波器对所述检测模态振动信号进行高通滤波，得到第一次滤波后的正弦波；所述幅值比较器将所述第一次滤波后的正弦波转换成单位幅值的同频率方波；所述第二乘法器将所述单位幅值的同频率方波乘以所述陀螺仪闭环驱动模块输出的正弦信号sin(2ωxt)，并输出至所述第二低通滤波器得到二倍频相角输出信号
Figure BDA0002470510390000031
所述解调相角解算模块对二倍频相角输出信号
Figure BDA0002470510390000032
进行解算得到所述解调相角补偿量
Figure BDA0002470510390000033
并输出至所述陀螺仪闭环驱动模块。
进一步地，所述信号检测模块包括第三乘法器、第三低通滤波器、第四乘法器和第四低通滤波器；所述第三乘法器与所述第三低通滤波器构成乘法解调，利用
Figure BDA0002470510390000034
和所述振动信号得到经补偿的哥氏输出信号；所述第四乘法器与所述第四低通滤波器构成乘法解调，利用
Figure BDA0002470510390000035
和所述振动信号得到经补偿的正交输出信号；其中，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。
本发明的用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的方法包括：(S1)跟踪硅微陀螺仪的驱动模态谐振频率ωx，产生ωx的单倍频正弦信号sinωxt和二倍频正弦信号sin(2ωxt)，将sinωxt作为反馈实现陀螺仪闭环驱动；(S2)基于所述二倍频正弦信号sin(2ωxt)、正交输入信号和哥氏输入信号产生检测模态振动信号；(S3)基于所述二倍频正弦信号sin(2ωxt)和所述检测模态振动信号产生解调相角补偿量
Figure BDA0002470510390000036
基于ωx和
Figure BDA0002470510390000037
产生解调相角补偿后的第一解调信号
Figure BDA0002470510390000038
和第二解调信号
Figure BDA0002470510390000039
(S4)基于
Figure BDA00024705103900000310
和所述检测模态振动信号得到经补偿的哥氏输出信号，并基于
Figure BDA00024705103900000311
和所述检测模态振动信号得到经补偿的正交输出信号；其中，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。
有益效果：与现有技术相比，本申请具有以下优点：
1、带有解调相角补偿环节，可以在有效地消除低品质因数所引起的正交输入信号对哥氏输出信号的影响，降低陀螺仪哥氏输出信号的漂移和噪声；
2、现有技术中需要对陀螺仪解调相角误差进行建模，为实现较好的补偿效果，需要建立复杂的补偿模型并通过大量的实验标定模型参数，本发明的方案基于输入陀螺仪力反馈检测梳齿(对应实施例中检测模态驱动电极201)的二倍频信号以此获取解调相角补偿量，不需要建立繁杂的误差模型，并不依赖复杂算法补偿，有效地减少了陀螺仪系统的成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例涉及的系统框图；
图2为本发明一个实施例中涉及的宽温度范围内
Figure BDA00024705103900000312
与
Figure BDA00024705103900000313
的关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
如图1，本发明的用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统包括：陀螺仪闭环驱动模块100、陀螺仪检测模态驱动和检测模块200补偿模块300和陀螺仪信号检测模块400。
其中，陀螺仪闭环驱动模块100包括驱动模态检测电极101、驱动模态驱动电极102、驱动模态C/V转换电路103、驱动模态放大电路104、驱动模态A/D转换电路105、驱动模态D/A转换电路106、相位解调模块107、幅值解调模块108、锁相环109、自动增益控制器110、直接数字式频率合成器111和第一乘法器112。驱动模态驱动电极102用于响应于驱动信号产生振动。驱动模态检测电极101检测到驱动模态驱动电极102的振动产生驱动模态振动信号，该驱动模态振动信号依次经由驱动模态C/V转换电路103、驱动模态A/D转换电路105处理后分别输入至相位解调模块107与幅值解调模块108。相位解调模块107进行解调后输出相位相关信号至锁相环109，幅值解调模块108进行解调后输出幅值相关信号至自动增益控制器110。锁相环109基于所述相位相关信号跟踪陀螺仪的所述驱动模态谐振频率ωx，并将ωx输出至直接数字式频率合成器111。自动增益控制器110基于所述幅值相关信号产生驱动信号的幅度。直接数字式频率合成器111输出ωx的单倍频正弦信号sinωxt和二倍频正弦信号sin2ωxt，并将sin2ωxt输入至检测模态驱动和检测模块200和补偿模块300。第一乘法器112将驱动信号的幅度与正弦信号sinωxt相乘后得到驱动信号。驱动信号依次经由驱动模态D/A转换电路106、驱动模态放大电路104处理后输入至驱动模态驱动电极102，从而使得驱动模态检测电极的振幅维持恒定，并实时跟踪驱动模态谐振频率ωx，实现陀螺仪闭环驱动。
MEMS陀螺仪驱动模态的运动方程为：
Figure BDA0002470510390000041
其中，x为驱动模态振动位移，其可以由驱动模态检测电极101检测得到；mc为陀螺仪有效哥氏质量；t为时间变量；cx为陀螺仪驱动模态阻尼系数，kx为陀螺仪驱动模态刚度系数，AF为陀螺仪驱动力幅度；mc与陀螺仪结构参数有关，AF由自动增益控制器110产生。
式(1)的稳态解为：
Figure BDA0002470510390000051
其中，Ax为陀螺仪驱动模态振动幅度。
陀螺仪检测模态驱动和检测模块200包括检测模态驱动电极201、检测模态检测电极202、检测模态放大电路203、检测模态C/V转换电路204、检测模态D/A转换电路205、检测模态A/D转换电路206。二倍频正弦信号sin2ωxt依次经由检测模态D/A转换电路205、检测模态放大电路203处理后输入至检测模态驱动电极201。检测模态检测电极202对检测模态驱动电极201的输出信号、哥氏输入信号和正交输入信号进行检测，输出的检测结果依次经由检测模态C/V转换电路204、检测模态A/D转换电路206处理后产生检测模态振动信号作为检测模态驱动和检测模块200的输出。
MEMS陀螺仪检测模态驱动和检测模块200对应的检测模态的运动方程为：
Figure BDA0002470510390000052
其中，yout为检测模态检测电极的振动位移，Aq为正交输入信号的幅度，Ωc为哥氏输入信号。ωy＝(ky/mc)1/2为检测模态谐振频率，Qy＝mcωy/cy为检测模态品质因数，ky为陀螺仪检测模态刚度系数，cy为陀螺仪检测模态阻尼系数。求解公式(3)的稳态解，可得检测模态检测电极的振动位移为：
Figure BDA0002470510390000053
其中，
Figure BDA0002470510390000054
Figure BDA0002470510390000055
Figure BDA0002470510390000056
Figure BDA0002470510390000057
Figure BDA0002470510390000058
yqout为正交输入信号的输出响应位移，ycout为哥氏输入信号的输出响应位移，y2ωout为二倍频正弦信号的输出响应位移。
补偿模块300包括第一高通滤波器301、幅值比较器302、第二乘法器303、第二低通滤波器304和解调相角解算模块305。第一高通滤波器301的截止频率ωc1满足ωx<ωc1，检测模态驱动与检测环节的输出信号经第一高通滤波器301后可得到：
Figure BDA00024705103900000614
Vhout为经过幅值比较器302后输出单位幅度的二倍频方波
Figure BDA00024705103900000615
对此二倍频方波乘以sin(2ωxt)可得到
Figure BDA0002470510390000061
上述信号再经第二低通滤波器304，其截止频率ωc2满足ωc2<ωx，可得到二倍频相位输出信号
Figure BDA0002470510390000062
解调相角解算模块305对二倍频输出信号进行如下处理：
①
Figure BDA0002470510390000063
②
Figure BDA0002470510390000064
图2为本发明的涉及的宽温度范围内
Figure BDA0002470510390000065
与
Figure BDA0002470510390000066
的关系曲线。-40℃到60℃范围内的单个MEMS陀螺仪的
Figure BDA0002470510390000067
与
Figure BDA0002470510390000068
的关系可拟合成图2中所示的线性表达式。解调相角解算模块基于该线性表达式输出解调相角补偿量
Figure BDA0002470510390000069
直接数字式频率合成器111基于
Figure BDA00024705103900000610
和ωx产生解调相角补偿后的解调波形
Figure BDA00024705103900000611
和
Figure BDA00024705103900000612
陀螺仪信号检测环节400包括第三乘法器401、第三低通滤波器402、第四乘法器403和第四低通滤波404。基于经补偿的解调波形
Figure BDA00024705103900000616
所述第三乘法器401的输出为：
Figure BDA00024705103900000613
所述第三低通滤波器402的截止频率ωc3满足ωc3<ωx，滤除所述第三乘法器输出信号中的二倍频分量，得到经补偿后的哥氏输出信号-Ac/2。
若采用未补偿的解调波形sin(ωxt)，所述第三乘法器403的输出为：
Figure BDA0002470510390000071
经所述第三低通滤波器402滤除二倍频分量后，得到未补偿的哥氏输出信号为
Figure BDA0002470510390000072
其中正交输入信号的输出响应部分分量进入哥氏输出信号，从而恶化了陀螺仪角速度检测信号的性能。
基于经补偿的解调波形
Figure BDA0002470510390000073
所述第四乘法器403的输出为：
Figure BDA0002470510390000074
第四低通滤波器404的截止频率ωc4满足ωc4<ωx，滤除所述第四乘法器输出信号中的二倍频分量，得到经补偿后的哥氏输出信号-Aq/2。

Claims (9)

1.一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于：包括陀螺仪闭环驱动模块(100)、检测模态驱动与检测模块(200)、补偿模块(300)和信号检测模块(400)；
所述陀螺仪闭环驱动模块(100)用于跟踪硅微陀螺仪的驱动模态谐振频率ωx并产生ωx的单倍频正弦信号sinωxt和二倍频正弦信号sin(2ωxt)，将sinωxt作为反馈实现陀螺仪闭环驱动，并将sin(2ωxt)输出至所述检测模态驱动与检测模块(200)和所述补偿模块(300)；
所述检测模态驱动与检测模块(200)基于正交输入信号、哥氏输入信号和所述陀螺仪闭环驱动模块(100)输出的二倍频正弦信号sin(2ωxt)产生检测模态振动信号，并分别输出至所述补偿模块(300)和所述信号检测模块(400)；
所述补偿模块(300)基于所述二倍频正弦信号sin(2ωxt)和所述检测模态振动信号产生解调相角补偿量
Figure FDA0002470510380000011
并输出至所述陀螺仪闭环驱动模块(100)；所述陀螺仪闭环驱动模块(100)基于ωx和
Figure FDA0002470510380000012
产生补偿后的第一解调信号
Figure FDA0002470510380000013
和第二解调信号
Figure FDA0002470510380000014
并将
Figure FDA0002470510380000015
和
Figure FDA0002470510380000016
输出至所述信号检测模块(400)；
所述信号检测模块(400)基于
Figure FDA0002470510380000017
和所述检测模态振动信号得到经补偿的哥氏输出信号，并基于
Figure FDA0002470510380000018
和所述检测模态振动信号得到经补偿的正交输出信号；其中，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。
2.根据权利要求1所述的一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述陀螺仪驱动闭环回路(100)包括驱动模态检测电极(101)、驱动模态驱动电极(102)、驱动模态C/V转换电路(103)、驱动模态放大电路(104)、驱动模态A/D转换电路(105)、驱动模态D/A转换电路(106)、相位解调模块(107)、幅值解调模块(108)、锁相环(109)、自动增益控制器(110)、直接数字式频率合成器(111)和第一乘法器(112)；
驱动模态驱动电极(102)用于响应于驱动信号产生振动；驱动模态检测电极(101)检测到驱动模态驱动电极(102)的振动产生驱动模态振动信号，该驱动模态振动信号依次经由驱动模态C/V转换电路(103)、驱动模态A/D转换电路(105)处理后分别输入至相位解调模块(107)与幅值解调模块(108)；相位解调模块(107)进行解调后输出相位相关信号至锁相环(109)，幅值解调模块(108)进行解调后输出幅值相关信号至自动增益控制器(110)；锁相环(109)基于所述相位相关信号跟踪陀螺仪的所述驱动模态谐振频率ωx，并将ωx输出至直接数字式频率合成器(111)；自动增益控制器(110)基于所述幅值相关信号产生驱动信号的幅度；直接数字式频率合成器(111)输出ωx的所述单倍频正弦信号sinωxt和所述二倍频正弦信号sin2ωxt，并将sin2ωxt输入至检测模态驱动和检测模块(200)和补偿模块(300)；第一乘法器(112)将驱动信号的幅度与正弦信号sinωxt相乘后得到驱动信号；所述驱动信号依次经由驱动模态D/A转换电路(106)、驱动模态放大电路(104)处理后输入至驱动模态驱动电极(102)，从而使得驱动模态检测电极的振幅维持恒定，并实时跟踪驱动模态谐振频率ωx，实现陀螺仪闭环驱动。
3.根据权利要求1所述的一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述检测模态驱动和检测模块(200)包括检测模态驱动电极(201)、检测模态检测电极(202)、检测模态放大电路(203)、检测模态C/V转换电路(204)、检测模态D/A转换电路(205)、检测模态A/D转换电路(206)；
所述二倍频正弦信号sin2ωxt依次经由检测模态D/A转换电路(205)、检测模态放大电路(203)处理后输入至检测模态驱动电极(201)；检测模态检测电极(202)对检测模态驱动电极(201)的输出信号、哥氏输入信号和正交输入信号进行检测，检测结果依次经由检测模态C/V转换电路(204)、检测模态A/D转换电路(206)处理后产生所述检测模态振动信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述补偿模块(300)包括第一高通滤波器(301)、幅值比较器(302)、第二乘法器(303)、第二低通滤波器(304)和解调相角解算模块(305)；所述第一高通滤波器(301)对所述检测模态振动信号进行高通滤波，得到第一次滤波后的正弦波；所述幅值比较器(302)将所述第一次滤波后的正弦波转换成单位幅值的同频率方波；所述第二乘法器(303)将所述单位幅值的同频率方波乘以所述陀螺仪闭环驱动模块(100)输出的正弦信号sin(2ωxt)，并输出至所述第二低通滤波器(304)得到二倍频相角输出信号
Figure FDA0002470510380000021
所述解调相角解算模块(305)对二倍频相角输出信号
Figure FDA0002470510380000022
进行解算得到所述解调相角补偿量
Figure FDA0002470510380000023
并输出至所述陀螺仪闭环驱动模块(100)。
5.根据权利要求1所述的一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述信号检测模块(400)包括第三乘法器(401)、第三低通滤波器(402)、第四乘法器(403)和第四低通滤波器(404)；所述第三乘法器(401)与所述第三低通滤波器(402)构成乘法解调，利用
Figure FDA0002470510380000024
和所述振动信号得到经补偿的哥氏输出信号；所述第四乘法器(403)与所述第四低通滤波器(404)构成乘法解调，利用
Figure FDA0002470510380000025
和所述振动信号得到经补偿的正交输出信号；其中，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。
6.根据权利要求3所述的用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述检测模态振动信号为：
Figure FDA0002470510380000031
其中，
Figure FDA0002470510380000032
Figure FDA0002470510380000033
Figure FDA0002470510380000034
Figure FDA0002470510380000035
Figure FDA0002470510380000036
且有：Aq为正交输入信号的幅度，Ωc为哥氏输入信号的幅度，Ax为陀螺仪驱动模态振动幅度，mc陀螺仪有效哥氏质量，ωy＝(ky/mc)1/2为检测模态的谐振频率，Qy＝mcωy/cy为检测模态品质因数，ky为陀螺仪检测模态刚度系数，cy为陀螺仪检测模态阻尼系数。
7.根据权利要求4所述的用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述第一高通滤波器(301)的截止频率ωc1满足ωx<ωc1；所述第一高通滤波器(301)对所述检测模态振动信号滤除单倍频信号后得到信号
Figure FDA0002470510380000037
所述幅值比较器(302)将所述第一高通滤波器(301)的输出转换成单位幅度的二倍频方波信号
Figure FDA0002470510380000038
所述第二乘法器(303)的输出信号可表示为：
Figure FDA0002470510380000039
其中，
Figure FDA0002470510380000041
Figure FDA0002470510380000042
Figure FDA0002470510380000043
且有：Aq为正交输入信号的幅度，Ωc为哥氏输入信号的幅度，Ax为陀螺仪驱动模态振动幅度，mc陀螺仪有效哥氏质量，ωy＝(ky/mc)1/2为检测模态的谐振频率，Qy＝mcωy/cy为检测模态品质因数，ky为陀螺仪检测模态刚度系数，cy为陀螺仪检测模态阻尼系数；所述第二低通滤波器(304)的截止频率ωc2满足ωc2<ωx，其输出信号为二倍输出信号
Figure FDA0002470510380000044
8.根据权利要求5所述的用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的系统，其特征在于，所述第三乘法器(401)的输出信号可表示为：
Figure FDA0002470510380000045
所述第三低通滤波器(402)的截止频率ωc3满足ωc3<ωx，其输出信号为哥氏输出信号-Ac/2；
所述第四乘法器(403)的输出信号可表示为：
Figure FDA0002470510380000046
其中，
Figure FDA0002470510380000051
Figure FDA0002470510380000052
Figure FDA0002470510380000053
Figure FDA0002470510380000054
Figure FDA0002470510380000055
所述第四低通滤波器(404)的截止频率ωc4满足ωc4<ωx，其输出信号为哥氏输出信号-Aq/2；Aq为正交输入信号的幅度，Ωc为哥氏输入信号的幅度，Ax为陀螺仪驱动模态振动幅度，mc陀螺仪有效哥氏质量，ωy＝(ky/mc)1/2为检测模态的谐振频率，Qy＝mcωy/cy为检测模态品质因数，ky为陀螺仪检测模态刚度系数，cy为陀螺仪检测模态阻尼系数。
9.一种用于常压封装MEMS陀螺仪解调相角补偿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)跟踪硅微陀螺仪的驱动模态谐振频率ωx，产生ωx的单倍频正弦信号sinωxt和二倍频正弦信号sin(2ωxt)，将sinωxt作为反馈实现陀螺仪闭环驱动；
(S2)基于所述二倍频正弦信号sin(2ωxt)、正交输入信号和哥氏输入信号产生检测模态振动信号；
(S3)基于所述二倍频正弦信号sin(2ωxt)和所述检测模态振动信号产生解调相角补偿量
Figure FDA0002470510380000056
基于ωx和
Figure FDA0002470510380000057
产生解调相角补偿后的第一解调信号
Figure FDA0002470510380000058
和第二解调信号
Figure FDA0002470510380000059
(S4)基于
Figure FDA00024705103800000510
和所述检测模态振动信号得到经补偿的哥氏输出信号，并基于
Figure FDA00024705103800000511
和所述检测模态振动信号得到经补偿的正交输出信号；其中，经补偿的哥氏输出信号避免了正交输入信号的干扰。
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