设计了一种单片集成三轴微机械陀螺,制造了一批样机,进行了初步的驱动特性的实验研究,研制结果表明,陀螺性能符合设计要求.

采用闭环控制电路使振动式微机械陀螺驱动模态保持谐振是提高其灵敏度和稳定性的最为直接、有效的方法。基于锁相控制环路是目前振动式陀螺驱动广泛采用的控制方法之一。对包括陀螺在内的锁相环各个环节进行了建模。对各部分模型线性化处理后,推导了微机械陀螺锁相环控制电路的系统传递函数。传递函数的分析表明该系统是一个有差系统,即压控振荡器发生频率和陀螺谐振频率总是存在一定的频差。文中引入了校正环节来消除稳态误差。采用音叉电容式微机械陀螺进行了实验,转台实验显示刻度因子有所提高,表明该控制方案能够有效的提高陀螺的灵敏度及其稳定性。

误差源是以弱小信号处理为特征的微机械陀螺精度提高的主要制约因素.分析了音叉电容式微机械陀螺由本身工作模式和加工误差造成的两类误差源,并探讨了相应的消除方法.首先采用分离电极方法消除了驱动模态位移电流对敏感模态输出信号的耦合;用半频驱动方法抑制了驱动电压信号通过寄生电容对输出信号的耦合;通过在玻璃基体上开槽减轻了梳齿电容的静电悬浮以及玻璃基体上的电荷累积现象.然后通过对驱动电压幅值的自动调节弥补了由加工误差所造成的驱动电容不匹配,并采用同步解调消除正交误差.分析结果表明这些误差源的消除可提高微机械陀螺的精度水平.

简要回顾微惯性测量组合技术的发展和应用，结合目前我国的发展水平和技术条件，从应用的角度特别是军事应用方面分析了微惯性测量组合在应用过程中需要解决的主要问题和关键技术。文章最后指出了发展我 国微惯性组合技术的道路是在有限的资金内以选定应用对象和应用环境为基础，走应用与研制相结合的道路以应用促研制。

微机械陀螺的发展趋势是单片集成的三轴陀螺.由于三轴陀螺有三路测控信号需要处理,如果按照传统的单陀螺的处理方式,则线路过于庞大,相互间的干扰也比较严重.本文针对三轴陀螺的工作特点,基于DSP和ARM设计了新的测控系统,较好的解决了上述问题.初步的实验结果表明此方案是可行的.

提出了一种检测模态解耦的z轴微机械陀螺,其检测模态被约束为1自由度振动,可抑制驱动模态的影响,降低不期望的检测模态偏置,并使用双质量结构在降低模态耦合的同时获得了较好的模态频率匹配。为满足驱动和检测模态自由度约束要求,使用了U形支撑梁。采用反应离子深刻蚀工艺制作了高深宽比结构层,获得了较大的验证质量,抑制了器件的机械热噪声,提高了陀螺分辨率。加工的陀螺面积为2 100μm×2 100μm,厚度为60μm。采用真空封装,获得了较高的机械品质因子。测试结果表明,驱动和检测模态的品质因子分别为2 000和1 800,机械热噪声为3.76（°）/h.Hz21。在±200（°）/s的量程内,刻度因子为21mV/（°）.s-1,非线性度为1.426%FS,1h内测得零偏稳定性为0.057 9（°）/s。

基于谐振敏感原理，设计了硅微谐振陀螺，它具有直接的准数字式频率输出、高灵敏度、参数设计灵活等优点，其结构包括质量块、悬臂梁、杠杆放大机构、双端固支音叉（DETF）、激励和检测梳齿。内外质量块结构和杠杆机构特殊设计可以实现结构解耦；质量块外置、杠杆放大结构及双DETF结构可以改善结构灵敏度。模态分析和谐响应通过ANSYS进行，公式运算和参数优化通过MATLAB实现。从仿真结果可以看出，陀螺的灵敏度值为75mHz／（deg／s），且实现了自解耦。

采用低分布参数陶瓷探针卡和卡上前置放大器的静电驱动测试方案，解决了微机械陀螺管芯测试中分布参数的影响问题，测得准确的频率特性，获得应用、评估中必需的谐振频率、品质因数（Q值）等参数。在将管芯与测试电路分离、结合的过程中，四维精密位移台发挥了良好的作用。显微视频系统使观察、记录更加准确方便。虚拟仪器技术的应用提高了测试过程的自动化程度。系统为快速剔除不合格产品、测试评估各项性能指标提供了快速有效途径，在促进微机械陀螺技术发展与产业化过程中必将发挥重要的作用。