刘燕锋，陈志勇，张 嵘

（清华大学 精密仪器系 导航工程中心，北京 100084）

对称单质量微机电陀螺的零偏自补偿方法

刘燕锋，陈志勇，张 嵘

（清华大学 精密仪器系 导航工程中心，北京 100084）

针对微机电陀螺的零偏易受环境因素如温度的影响而发生漂移的问题，提出了一种适用于全对称单质量陀螺的零偏自补偿方法，该方法以两种基本单轴工作模式为基础，将两种工作模式下的检测信号进行差分即可实现零偏自补偿。建立了陀螺的动力学模型，对于结构完全对称的单质量陀螺，得出了两种基本工作模式对应的标度因数互为相反数、温度变化引起的零偏变化量一致的结论，并通过实验得到了验证。零偏自补偿方法实现了标度因数叠加、零偏变化量抵消的效果。设计了一种基于FPGA的零偏自补偿数字电路，并进行了零偏试验。零偏温度试验结果表明, 在25℃～70℃的温度范围内，两种基本工作模式对应的零偏输出随温度变化的趋势一致，零偏自补偿后的零偏变化量降为了基本工作模式的24%；常温零偏试验结果表明，零偏自补偿后的陀螺零偏稳定性和零偏不稳定性分别抑制到了基本单轴工作模式的18%和31.85%，验证了该零偏自补偿方法的有效性。

MEMS陀螺；动力学模型；零偏自补偿；零偏稳定性

微机电陀螺作为一种重要的MEMS器件，由于具有体积、成本和功耗等方面的优势，近年来已经广泛应用于汽车、娱乐、通信终端等民用领域，并开始应用于姿态稳定系统和制导武器等军事领域[1-5]。……