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申请/专利权人：湖南天羿领航科技有限公司

摘要：本发明公开了一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法、电路以及MEMS陀螺，消除零偏方法步骤包括获取MEMS陀螺的振动信号进行过零检测，在零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有正交信号的检测信号进行ADC变换采样后输出；电路包括过零检测电路和ADC采样变换电路，过零检测电路的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，过零检测电路的输出端与ADC采样变换电路的控制端相连，ADC采样变换电路的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连；MEMS陀螺包括前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路。本发明不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，具有检测精确高的优点。

主权项：1.一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法，其特征在于实施步骤包括：1）获取MEMS陀螺的振动信号；2）针对所述振动信号进行过零检测，在振动信号的零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有正交信号的检测信号进行ADC变换采样后输出以利用MEMS陀螺中驱动信号和检测信号相位相差90°特性以及驱动信号不变特性，驱动信号零点正好是角速度信号峰值点以省去乘法解调电路；所述振动信号的函数表达式如式（1）所示；所述混合有正交信号的检测信号的函数表达式如式（2）所示； s1=Asinωt（1） s2=Bsinωt+Csinωt-π2（2）式（1）和式（2）中，s1为振动信号，A为振动信号的幅值，ω为角频率，s2为MEMS陀螺输出的混合有振动正交信号的检测信号，B为耦合的振动信号幅度，C为检测信号的幅度，所述在振动信号的零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有正交信号的检测信号进行ADC变换采样时使得振动信号s1的过零时刻s1=0，此时sinωt=0，并且ωt=0，从而得到MEMS陀螺输出的混合有振动正交信号的检测信号s2=-C。

全文数据：MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法、电路以及MEMS陀螺技术领域[0001]本发明涉及MEMS陀螺，具体涉及一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法、电路。背景技术[0002]MEMS陀螺即硅微机电陀螺，其的工作原理可参见图1:当一个物体沿；f方向运动且在Z方向施加角旋转速率时，物体将在y方向受到力，三个方向互相垂直。物体ffi将在y方向受到的力就是哥氏力f，且有f=20QV，其中是物体质量，Q是绕Z轴的角速度，V是水平方向运动速度。参见图2,现在公开的MEMS陀螺信号处理电路通常分2部分，一部分输出振动信号，另外一部分输出检测信号，根据MEMS陀螺的机械特性，振动信号与检测信号相位相差90°，因此需要将振动信号进行90°移相后与检测信号相乘解调出角速度信号，然后做ADC采样变换、滤波、补偿等处理得到最终输出的角速度数字信号。但是，现在公开的电路通过乘法器解调出陀螺角速度信号，对相位特别敏感。0•1°相位误差可能会相当引起1°每秒的零位误差标度l〇mv度每秒为10mv。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题，提供一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法、电路以及MEMS陀螺，本发明不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，具有检测精确高的优点。[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法，其实施步骤包括：1获取MEMS陀螺的振动信号；2针对所述振动信号进行过零检测，在振动信号的零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号进行ADC变换采样后输出。[0005]优选地，步骤1中获取MEMS陀螺的振动信号的函数表达式如式（1所示;步骤2中MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号的函数表达式如式2所示；sl=4sin〇t1s2=Bsin〇t+Csint-n22式⑴和式⑵中，si为振动信号，y4为振动信号的幅值，〇为角频率，s2为MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号，S为耦合的驱动信号幅度，C为检测信号的幅度。[0006]优选地，步骤2中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行滤波的步骤。[0007]优选地，步骤2中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行补偿的步骤。[0008]本发明提供一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，包括过零检测电路和ADC采样变换电路，所述过零检测电路的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，所述过零检测电路的输出端与ADC采样变换电路的控制端相连，所述ADC采样变换电路的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。[0009]优选地，所述ADC采样变换电路的输出端还连接有滤波电路。[0010]优选地，所述ADC采样变换电路的输出端还连接有补偿电路。[0011]本发明提供一种MEMS陀螺，包括带有驱动电路和检测电路的MEMS陀螺本体，所述驱动电路和检测电路的输出端连接有前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，所述驱动电路的输出端与过零检测电路的输入端相连，所述检测电路的输出端ADC采样变换电路的输入端相连。[0012]本发明具有下述优点：针对传统MEMS陀螺信号处理电路对相位特别敏感的缺陷，本发明利用MEMS陀螺中驱动信号和检测信号相位相差90°特性以及驱动信号不变特性，驱动信号零点正好是角速度信号峰值点，在驱动信号零点时刻抽取检测信号幅度，不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，本发明电路与传统的乘法解调电路相比相同条件下0.1°相位误差只引起〇•002°的零位误差标度1Omv度每秒为0.17mv，0.1°的相位误差造成的标度误差也小于〇•2%，具有检测精确高的优点。附图说明[0013]图1为目前MEMS陀螺的工作原理示意图。[0014]图2为现有的MEMS陀螺信号处理电路的框架结构示意图。[0015]图3为本发明实施例电路的框架结构示意图。具体实施方式[0016]本实施例中MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法的实施步骤包括：1获取MEMS陀螺的振动信号；2针对所述振动信号进行过零检测，在振动信号的零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号进行ADC变换采样后输出。[0017]本实施例中，步骤1中获取MEMS陀螺的振动信号的函数表达式如式⑴所示;步骤2中MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号的函数表达式如式2所示；sl=lsinyt1s2=Bsiny£+Csin〇Jt~n22式1和式2中，si为振动信号，为振动信号的幅值，《为角频率，s2为MEMS陀螺输出的混合有振动信号的检测信号d为耦合的驱动信号幅度，C为检测信号的幅度。因为制造工艺限制，S耦合幅度做不到零，S会引起很大的零位误差和零位漂移，本发明在t=0精确采样，此刻正好是耦合信号的零点并且是有用角速度信号最大值点。参见式（1和式2可知，振动信号si的过零时刻sl=0,此时sinot=0,并且〇t=〇,这时混合有振动信号的检测信号S2=-C，因此可以利用MEMS陀螺中驱动信号和检测信号相位相差90°特性以及驱动信号不变特性，驱动信号零点正好是角速度信号峰值点，在驱动信号零点时刻抽取检测信号幅度，不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差。经试验证明，本实施例的方法与传统的乘法解调电路相比相同条件下0.1°相位误差只引起〇.〇〇2°的零位误差标度lOmv度每秒为0.17mv，0•1°的相位误差造成的标度误差也小于〇•2%，具有检测精确高的优点。[0018]本实施例中，步骤2中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行滤波的步骤。[0019]本实施例中，步骤2中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行补偿的步骤。[0020]如图3所示，本实施例提供一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，包括过零检测仲仙L木忏义伏电嵴』，过苓检测电路丨的输入端与耶肥陀螺的振动信号输出端相连，过零检测电路1的输出端与ADC采样变换电路2的控制端相连，ADC采样变换电路2的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。[0021]本实施例中，ADC采样变换电路2的输出端还连接有滤波电路3。[0022]本实施例中，ADC采样变换电路2的输出端还连接有补偿电路4。[0023]如图3所示，本实施例提供一种MEMS陀螺，包括带有驱动电路5和检测电路6的MEMS陀螺本体包括振动质量块和驱动选择开关、检测选择开关），驱动电路5和检测电路6的输出端连接有前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，驱动电路5的输出端与过零检测电路1的输入端相连，检测电路6的输出端ADC采样变换电路2的输入端相连。驱动电路5和检测电路6均为现有常规电路，其并不在本实施例MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路的改进之列，故在此不再详述其结构组成，且驱动电路5和检测电路6的实现并不局限于图2和图3所示的特定结构。[0024]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法，其特征在于实施步骤包括：1获取MEMS陀螺的振动信号；2针对所述振动信号进行过零检测，在振动信号的零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有正交信号的检测信号进行ADC变换采样后输出。2.根据权利要求1所述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法，其特征在于，步骤丨）中获取MEMS陀螺的振动信号的函数表达式如式（1所示；步骤2中MEMS陀螺输出的混合有正交信号的检测信号的函数表达式如式2所示；sl^lsinwt1s2=Bsincot+Csinc〇⑵式1和式2中，si为振动信号，4为振动信号的幅值，《为角频率，S2为MEMS陀螺输出的混合有振动正交信号的检测信号，S为耦合的振动信号幅度，c为检测信号的幅度。3.根据权利要求1所述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法，其特征在于，步骤2中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行滤波的步骤。4.根据权利要求1所述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法，其特征在于，步骤2中进行ADC变换采样后、输出之前还包括进行补偿的步骤。5.—种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，其特征在于，包括过零检测电路（丨）和ADC采样变换电路2，所述过零检测电路（1的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，所述过零检测电路（1的输出端与ADC采样变换电路2的控制端相连，所述ADC采样变换电路2的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连。6.根据权利要求5所述的ffiMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，其特征在于，所述ADC采样变换电路2的输出端还连接有滤波电路3。7.根据权利要求5所述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，其特征在于，所述ADC采样变换电路2的输出端还连接有补偿电路4。、8•—种MEMS陀螺，包括带有驱动电路5和检测电路6的MEMS陀螺本体，其特征在于：所述驱动电路5和检测电路6的输出端连接有权利要求5〜7中任意一项所述的ffiMS陀螺过零点抽取消除零偏电路，所述驱动电路（5的输出端与过零检测电路（1的输入端相连，所述检测电路6的输出端ADC采样变换电路2的输入端相连。

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