何春华,崔 健,闫俊杰,林龙涛,王福娟,郭中洋,杨振川,蔡志岗,闫桂珍*

1.北京大学微电子学研究院微米/纳米加工技术国家级重点实验室,北京 100871;2.中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广州 510275

微机械陀螺具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、能适用于较为恶劣的环境条件、易于集成和实现智能化等优点[1],因此,微机械陀螺可广泛应用于汽车牵引控制系统、行驶稳定系统、摄像机稳定系统、飞机稳定系统、以及军事等领域[2-3],因而相关研究备受国内外的关注和重视。

随着微机械陀螺技术的快速发展,陀螺的性能测试的效率与精确度要求也越来越高。目前,国际上已经研发出一些测试设备,如 Samsung Advanced Institute of Technology研制的陀螺综合测试系统[4],Pavia大学电子系运用光干涉法研制的扫频测试系统[5],以及国内清华大学研制的基于LabVIEW软件的微机械陀螺管芯的扫频测试系统[6],它们都可用于测量谐振频率、谐振幅值和 Q值等相关参数,但是仅仅依靠有限的中测参数,如陀螺的谐振频率、谐振幅值以及 Q值,很难有效地筛选出性能优良的陀螺芯片。因此,开发一套能够评估陀螺若干关键性能指标的测试系统成为研发过程中的一项迫切需要的工作。

文献[7]曾对MEMS陀螺振动特性实验的几种不同方法进行了深入的研究,文献[8]对微机械陀螺的测试与标定技术进行了详细的原理性的介绍与分析,为陀螺的性能测试方法提供了较好的参考。本文利用LabVIEW强大而丰富的信号处理模块来实现陀螺的闭环驱动控制、角速率信号解调和相关性能指标测试,包括陀螺扫频测试、闭环控制测试、标度因数和零偏测试,可以快速可靠地挑选出性能优良的陀螺芯片。……