Масштабный коэффициент является важным показателем MEMS-гироскопа, который означает, что в диапазоне входной угловой скорости MEMS-гироскопа выходной сигнал гироскопа относительно максимального отклонения линии подгонки наименьших квадратов и максимального выходного сигнала в диапазоне MEMS-гироскопа. В этой статье будет проанализирована степень нелинейности масштабного коэффициента разомкнутого контура и масштабного коэффициента замкнутого контура, а также кратко проанализированы его поток, формула и значение.
Нелинейный анализ степени масштабного коэффициента разомкнутого контура
Гироскоп находится в режиме обнаружения с разомкнутым контуром, и принципиальная схема его обнаружения показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Модель обнаружения разомкнутого контура гироскопа
Его статическая чувствительность составляет:
В формуле Δω - разность частот между режимами гироскопа, Ax - амплитуда смещения привода, Kyc - коэффициент преобразования смещения в режиме обнаружения в коэффициент преобразования емкости, Ka = KcvKamp - коэффициент преобразования емкости в напряжение контура обнаружения и коэффициент усиления на переднем конце, Vref - амплитуда опорного сигнала фазочувствительной демодуляции, а F1pf(0) - коэффициент усиления фильтра нижних частот.
Из-за нелинейности масштабного коэффициента гироскопа при нормальной температуре, изучаемой в данной работе, влияние температуры на него игнорируется. Суть в том, что статическая чувствительность гироскопа будет соответственно изменяться при изменении входной угловой скорости Ω оси Z, что проявляется в виде нелинейности масштабного коэффициента в диапазоне действия гироскопа.Затем примите это за предпосылку для анализа влияющих факторов в приведенной выше формуле один за другим:
(1) Для Δω.В динамическом уравнении вибрационного гироскопа есть термин, согласно которому входная угловая скорость влияет на эквивалентную жесткость режима управления и режима обнаружения, что повлияет на частоту управления и частоту обнаружения, а затем повлияет на разницу между режимами Δω.
(2) Для Ax. Когда гироскоп работает нормально, поскольку контур привода использует контур управления AGC для управления амплитудой привода гироскопа, можно считать, что амплитуда привода не изменяется в зависимости от входной угловой скорости.
(3) Для Kyc. Нелинейный член здесь может привести к тому, что масштабный коэффициент гироскопа будет нелинейным.
(4) Для Ka. Нелинейный термин также упрощен при выводе корреляции кольцевой диодной схемы, используемой в процессе преобразования напряжения на конденсаторе, где также может быть вызван нелинейный масштабирующий коэффициент.
Для Vref и F1pf(0). Поскольку выражения этих двух терминов не содержат терминов, связанных с входной угловой скоростью, можно считать, что их значения не изменяются в зависимости от входной угловой скорости.
Нелинейный анализ степени масштабного коэффициента замкнутого цикла
Когда режим обнаружения гироскопа работает в режиме замкнутого контура, статическая чувствительность отображается в виде следующей формулы:
В формуле mc - величина кориолисовой массы гироскопа, Ax - амплитуда управляющего смещения, ωd - частота управляющего воздействия, а Kvf - коэффициент усиления канала преобразования напряжения в электростатическую силу.
Из приведенной выше формулы видно, что благодаря преимуществам управления с замкнутым контуром по сравнению с обнаружением с разомкнутым контуром коэффициент масштабирования гироскопа с замкнутым контуром не будет зависеть от коэффициента усиления Kyc и Kcv двух звеньев, оказывающих наибольшее влияние на нелинейность, проанализированную в предыдущем разделе, что также отражает преимущества замкнутой системы в надежности и стабильности.
Далее будет использоваться метод анализа нелинейности с разомкнутым контуром, в зависимости от того, повлияет ли входная угловая скорость гироскопа на параметры в приведенной выше формуле, параметры будут кратко проанализированы один за другим:
(1)Для mc. Для данного гироскопа его масса обычно не изменяется в зависимости от угловой скорости.
(2) Для Ax. Когда гироскоп работает нормально, поскольку контур привода использует контур управления AGC для управления амплитудой привода гироскопа, можно считать, что амплитуда привода не изменяется в зависимости от входной угловой скорости.
(3) Для ωd. Когда гироскоп работает нормально, при замкнутом контуре управления приводным контуром режим привода всегда будет находиться в резонансном состоянии, и существует значение ωd=ωx.
(4) Для Kvf. Обсуждаемая здесь часть преобразования напряжения в электростатическое включает в себя схему формирования напряжения обратной связи по силе и детектирующую гребенку обратной связи по силе, обе из которых могут вносить нелинейности, связанные с входной угловой скоростью.
Вывод
Масштабный коэффициент, один из важных показателей MEMS-гироскопа, представлен в этой статье. Ключевые показатели MEMS-гироскопа анализируются с точки зрения нелинейности масштабного коэффициента разомкнутого контура и нелинейности масштабного коэффициента замкнутого контура. Повторяемость масштабного коэффициента ER-MG2-50/100 составляет <200 частей на миллион, а повторяемость масштабного коэффициента ER-MG2-300/400 составляет <100-300 частей на миллион. Превосходные характеристики MEMS-гироскопа обеспечивают адекватную техническую поддержку наземной, воздушной и морской навигации.
Я надеюсь, что благодаря этой статье вы сможете разобраться только в гироскопе MEMS, если вы хотите узнать больше, пожалуйста, перейдите по соответствующим статьям и продуктам ниже.