半球形谐振陀螺仪在全角度模式下电极非线性误差的抑制

《IEEE Sensors Journal》：The Electrode Nonlinearity Error Suppression of Hemispherical Resonator Gyro Under Whole-Angle Mode

　　

本文提出了一种用于全角模式半球形谐振器陀螺仪（HRG）中电极非线性的新型补偿方法。首先，基于可变间隙电容架构建立了检测和驱动的误差模型，并考虑了实际的差分电路。随后，开发了半球形谐振器的动态模型，该模型考虑了检测和驱动的非线性以及它们的耦合效应。椭圆运动的解析推导和数值模拟显示，这种非线性引入了一个误差。在此基础上，提出了一种补偿方法，该方法对检测和驱动信号应用补偿矩阵。该方法系统地扫描候选补偿参数，并利用最小均方（LMS）算法分析幅度信号，从而确定真实的幅度间隙比。然后使用确定的比率来确定最优补偿矩阵。实验结果表明，经过补偿后，该谐振器的振幅误差减少了71％。此外，偏置不稳定性（BI）从原来的值降低了75％，尺度因子非线性（SFN）从9.35 ppm降低到6.89 ppm。

半球形谐振器陀螺仪（HRG）是一种科里奥利振动陀螺仪，以其高精度、出色的可靠性和超长的使用寿命而闻名。它已成为高精度惯性传感领域的颠覆性技术[1],[2]。