Αναγνώριση και αντιστάθμιση σφαλμάτων φάσης απομόνωσης για τα γυροσκόπια MEMS σε θερμοκρασία

Τα γυροσκόπια MEMS είναι βασικοί αισθητήρες γωνιακής ταχύτητας στην αδρανειακή πλοήγηση, εκτιμώνται για το χαμηλό κόστος, το μικρό μέγεθος και τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Λειτουργούν με την αρχή Coriolis, χρησιμοποιώντας ηλεκτροστατική κίνηση και χωρητική ανίχνευση, και μπορούν να μοντελοποιηθούν ως σύστημα μάζας-ελατηρίου-αποσβεστήρα. Ωστόσο, η απόδοσή τους υποβαθμίζεται από σφάλματα όπως η διαίρεση συχνότητας, η σύζευξη ακαμψίας και ιδίως το σφάλμα φάσης αποδιαμόρφωσης που προκαλείται από τη θερμοκρασία, το οποίο επιδεινώνει την έξοδο μηδενικής ταχύτητας (ZRO).

Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Beihang, το Πανεπιστήμιο Zhejiang και το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Nanjing πρότεινε μια μέθοδο αναγνώρισης σφάλματος φάσης υψηλής ακρίβειας που δεν απαιτεί επιπλέον όργανα. Εφαρμόζοντας ηλεκτροστατικές δυνάμεις σε ηλεκτρόδια διόρθωσης τετραγώνου, το σφάλμα φάσης αποδιαμόρφωσης μπορεί να αναγνωριστεί σε όλο το εύρος θερμοκρασιών. Πειράματα επιβεβαίωσαν τη συνέπεια και την ακρίβειά του.

Η μέθοδος, βασισμένη στην ισοδύναμη γωνιακή ταχύτητα που προκαλείται από την τάση τετραγώνου (QIR), συγκρίθηκε με την προσέγγιση της ισοδύναμης ταχύτητας που προκαλείται από Coriolis (CIR) χρησιμοποιώντας τέσσερα γυροσκόπια τετραγωνικής μάζας (QMGs). Δοκιμές σε διάφορες θερμοκρασίες έδειξαν ότι η αντιστάθμιση QIR απέφερε μικρότερη ZRO και καλύτερη επαναληψιμότητα.