魏玉淼，董永贵

（1. 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084；2. 火箭军工程大学 202教研室，西安 710025）

从共振衰减响应中提取微机械陀螺的骨架曲线

魏玉淼1,2，董永贵1

（1. 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084；2. 火箭军工程大学 202教研室，西安 710025）

为测量微机械陀螺的非线性特性，研究了一种从共振衰减响应信号中提取骨架曲线的方法。采用Hilbert变换处理共振衰减信号，对所得到的瞬时幅值及瞬时频率曲线进行奇异谱分析，滤除信号中噪声引起的非理想波动，从而得到清晰易辨的骨架曲线，解决了基于Hilbert变换的非线性辨识方法对噪声敏感的问题。针对Duffing系统的数值仿真结果表明，这种方法比FREEVIB方法具有更好的抗噪声性能。对一种环型振动微陀螺进行了实验测试，所得到的骨架曲线、阻尼曲线以及频率响应曲线与传统扫频方式的测量结果有良好的一致性。作为一种通用测试手段，这种方法同样适用于其他微机械谐振元件动力学特性的实验测试。

微机械陀螺；非线性特性；Hilbert变换；骨架曲线；奇异谱分析

微机械谐振器是基于谐振原理的 MEMS测量系统的重要组成部分，作为一类典型敏感元件，已广泛应用于微机械惯性传感器、谐振式压力传感器等领域。采用微电子技术和硅微加工工艺制作的微陀螺具有尺寸小、重量轻、成本低廉等优点，但其谐振器相对于宏观尺寸的机械振动系统更容易呈现出非线性动力学特性[1-2]。……