Магнитная компенсация нулевого сигнала в гибридном двухкоординатном МЭМС-гироскопе R-R-R-типа

В настоящее время одним из основных препятствий на пути повышения точности МЭМС-гироскопов является квадратурная погрешность, основной причиной возникновения которой является искажение геометрии упругого подвеса в процессе его изготовления. Рассмотрены двухкоординатный гибридный МЭМС-гироскоп R-R-R-типа и причины возникновения искажений формы поперечного сечения упругого подвеса, приводящие к возникновению паразитных колебаний маятника по измерительным осям. Предложен способ компенсации нулевого сигнала, вызванного квадратурной погрешностью, путем изменения формы магнитного поля в рабочих зазорах датчиков момента. Проведен выбор геометрии профиля элементов магнитопровода, отвечающих за форму поля в зазорах, в целях повышения эффективности метода. Оценена эффективность предложенного метода и сделаны выводы о возможности его применения.

Литература

[1] Двухкоординатный микромеханический ДУС с магнитоэлектрическими датчиками обратной связи по каналам возбуждения и измерения / С.Ф. Коновалов, В.П. Подчезерцев, Д.В. Майоров и др. // Гироскопия и навигация. 2010. № 3 (70). С. 61-71.

[2] Коновалов С.Ф., Пономарев Ю.А., Майоров Д.В., Подчезерцев В.П., Сидоров А.Г. Гибридные микроэлектромеханические гироскопы и акселерометры // Наука и образование. 2011. URL. http://technomag.edu.ru/doc/219257.html

[3] Положительное решение по заявке на изобретение: Микромеханический вибрационный гироскоп: № 2010120200/28(028737) РФ / С.Ф. Коновалов и др., заявл. 21.05.2010.

[4] Saukoski M., Aaltonen L., Halonen K.A.I. Zero-rate output and quadrature compensation in vibratory MEMS gyroscopes // Sensors Journal, IEEE. 2007. № 12. P. 1639-1651.

[5] Method of cancelling quadrature error in an angular rate sensor: Pat. 6370937 USA, Int. Cl. G01P 9/04 / Y.W. Hsu; Microsensors, Inc. Appl. No. 09/812147. 2002.

[6] Bias and quadrature reduction in class II Coriolis vibratory gyros: Pat. 7565839 USA, Int. Cl. G01P 9/04 / R.E. Stewart, S.F. Wyse; Northrop Grumman Guidance and Electronics Company, Inc. Appl. No. 11/499957. 2009.

[7] Quadrature reduction in MEMS gyro devices using quad steering voltages: Pat. 7213458 USA, Int. Cl. G01P 9/04 / M.W. Weber, R.B. Smith; Honeywell International, Inc. Appl. No. 10/907131. 2007.

[8] Yeh B.Y., Liang Y.C. Modelling and compensation of quadrature error for silicon MEMS microgyroscope // IEEE Power Electronics and Drive Systems: Proceedings. 2001. Vol. 2. P. 871-876.

[9] Method and apparatus for electronic cancellation of quadrature error: Pat. 7290435 USA / J. Seeger, A. Astegar, M.T. Tormey. 2007.