值的分辨率。
[0211] 在一个有利变型中，能够在对来自激励质量块的信号进行解调之前提供移相器， 从而重现检测振荡器的移位。例如，将选择相当于由检测振荡器引入的移位的平均数的相 位值。每个陀螺仪的重构的偏置则更接近于零值。
[0212] 本发明使得可以简化甚至避免校准陀螺仪，并且实时得出陀螺仪的灵敏度和/或 偏置的变化。实际上，得益于本发明，不再需要使用表。
[0213] 本发明还使得可以简化重校准步骤，这是因为本发明不需要使用其他传感器或者 设备的静止状态。实际上，在陀螺仪的正常工作中，任何时候都能够确定偏置和灵敏度。此 外，本发明允许监视这些参数，并因而跟踪陀螺仪的工作条件的连续变化。
[0214] 例如，在面向公众的需要得知仅在几个百分点内的灵敏度的产品的情况下，经由 旋转表进行校准不是必须的。仅利用本发明即可获得校准并且该校准被连续或周期性地应 用于传感器。在电容式检测的情况下，空气间隙的值的不确定性导致的灵敏度的不确定性 较低，或者在压阻式检测的框架中，压阻式仪表的尺寸具有低不确定性。另一方面，如果想 要准确得知灵敏度，具有单一确定温度的旋转表的校准足矣，参数的变化则由根据本发明 的处理装置跟踪。
[0215] 本发明能够被应用于具有沿激励模式的自由度的激励质量块的任何架构，例如应 用于如图3中所示的振荡圆盘类型的陀螺仪。
[0216] 本发明尤其有益于激励和检测频率并未被调谐的陀螺仪，这是因为与调谐频率情 况下的1000至100000相比较，放大因数进一步被降低为1至100。
【主权项】
1. 一种陀螺仪，包括： 至少一个激励振荡器，包括悬挂在衬底（2)上的至少一个激励质量块（ME)，所述激励 质量块具有单个激励运动方向； 至少一个检测振荡器，包括悬挂在所述激励质量块上的至少一个检测质量块（MD)，所 述检测质量块能够沿所述激励方向并且沿与所述激励方向垂直的检测方向运动； 激励装置，用于在所述激励运动方向上激励所述激励质量块（ME); 第一检测装置（10)，用于对所述检测质量块（MD)沿所述检测方向的运动进行检测并 提供第一检测信号， 所述陀螺仪进一步包括： 第二检测装置（14)，用于对所述激励质量块（ME)沿所述检测方向的运动进行检测并 提供第二检测信号；以及 处理装置，用于处理所述第一检测信号和所述第二检测信号，以便确定所述陀螺仪承 受的转速并提供所述陀螺仪的至少一个校准参数。2. 根据权利要求1所述的陀螺仪，其中，所述陀螺仪的所述至少一个校准参数是放大 系数，所述放大系数对所述陀螺仪的灵敏度和/或所述陀螺仪的偏置进行表征。3. 根据权利要求1或2所述的陀螺仪，其中，所述第一检测信号和所述第二检测信号 的所述处理装置使用所述第一检测信号来确定正交偏置、相位偏置与转速之和，使用所述 第二检测信号来确定所述相位偏置与放大系数的比率、所述正交偏置与所述放大系数的比 率，并且使所述正交偏置除以所述正交偏置与所述放大系数的比率来确定所述放大系数。4. 根据权利要求3所述的陀螺仪，其中，所述第一检测信号和所述第二检测信号的所 述处理装置将所述相位偏置与所述放大系数的比率乘以由所述除法确定的所述放大系数。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的陀螺仪，其中，所述处理装置包括被用于放大所 述第一检测信号和所述第二检测信号的放大装置（I、I'）以及能够对放大信号进行解调的 第一装置（III、III'）。6. 根据权利要求5所述的陀螺仪，其中，所述处理装置进一步包括第二装置（II、II'）， 所述第二装置被用于在所述第一解调装置（III、III'）之前解调所述放大信号，并用于对 信号滤波，从而将解调信号变换到所述陀螺仪的驱动频率。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的陀螺仪，其中，所述第一检测装置和所述第二检 测装置（14)是电容类型的。8. 根据权利要求5或6与权利要求7的结合所述的陀螺仪，其中，用于放大测量信号的 所述放大装置（I)包括放大器，所述放大器与至少一个电容器并联安装。9. 根据权利要求1-6中任一项所述的陀螺仪，其中，所述第一检测装置和所述第二检 测装置是压阻类型的。10. 根据权利要求5或6与权利要求9的结合所述的陀螺仪，其中，测量信号的所述放 大装置（I'）包括一个或多个具有差分输入端的放大器。11. 根据权利要求1至10中任一项与权利要求5的结合所述的陀螺仪，其中，能够解调 所述放大信号的所述第一装置（III、III'）包括所述第二检测信号的滤波器和所述第一检 测信号的滤波器，所述第二信号的滤波器的通带比所述第一检测信号的滤波器的通带小， 以此所述第一检测信号和所述第二检测信号具有接近或相同的分辨率。12. 根据权利要求1-11中任一项与权利要求5的结合所述的陀螺仪，包括所述第二检 测信号的移位装置，在使用所述第一解调装置（III、III'）对所述第二检测信号解调之前 使用所述移位装置应用该移位，以此重现所述检测振荡器的移位。13. 根据权利要求1-12中任一项所述的陀螺仪，具有未调谐的激励频率和检测频率。14. 根据权利要求1-13中任一项所述的陀螺仪，其中，所述激励质量块（Me)被弹簧类 型的悬挂装置悬挂在所述衬底（2)上，所述悬挂装置具有沿所述检测方向的第一弹簧常数 (k yl)以及沿所述激励方向的第二弹簧常数（kxl)，所述第一弹簧常数（kyl)远大于所述第二 弹簧常数（k xl)。15. 根据权利要求14所述的陀螺仪，其中，所述第一弹簧常数（kyl)与所述第二弹簧常 数（kxl)的比率大于100。16. 根据权利要求1-15中任一项所述的陀螺仪，包括位于所述放大装置上游的连接装 置，从而周期性地确定所述陀螺仪的所述至少一个校准参数。17. 根据权利要求1-16中任一项所述的陀螺仪，包括多个耦合激励质量块，所述多个 耦合激励质量块能够在不同方向上运动。18. -种陀螺仪的校准方法，所述陀螺仪包括至少一个激励振荡器，所述激励振荡器包 括至少一个激励质量块（ME)和至少一个检测质量块（MD)，所述激励质量块具有单个激励 运动方向，所述检测质量块能够沿激励方向并沿检测方向运动，所述方法包括以下步骤： a) 测量所述检测质量块（MD)在所述检测方向上的运动，形成第一检测信号； b) 测量所述激励质量块（ME)沿所述检测方向的运动，形成第二检测信号； c) 处理所述第一检测信号和所述第二检测信号，以便确定所述陀螺仪承受的转速并提 供所述陀螺仪的至少一个校准参数； d) 基于该参数来校准所述陀螺仪。19. 根据权利要求18所述的校准方法，其中，所述处理所述第一检测信号和所述第二 检测信号的步骤c)包括： 处理所述第一检测信号，以便获得正交偏置（Bq)、相位偏置与转速之和（Bi+Q); 处理所述第二检测信号，以便获得所述相位偏置与放大系数的比率（Bi/A)、所述正交 偏置与所述放大系数的比率（Bq/A); 通过使所述正交偏置除以所述正交偏置与所述放大系数的比率来确定所述放大系数。20. 根据权利要求18或19所述的校准方法，其中，步骤a)包括以下子步骤： al)对所述第一检测信号放大并滤波； a2)解调第一放大信号；以及 步骤b)包括以下子步骤： bl)对所述第二检测信号放大并滤波； b2)解调第二放大信号。21. 根据权利要求20所述的校准方法，包括介于步骤al)和a2)之间以及步骤bl)和 b2)之间的解调滤波步骤，以便将所述第一放大信号和所述第二放大信号变换到驱动频率。22. 根据权利要求20或21所述的校准方法，其中，在电容式检测信号的情况下，步骤 a2)和b2)由电容式读取级来完成。23. 根据权利要求20或21所述的校准方法，其中，在压电式检测信号的情况下，步骤
【专利摘要】一种陀螺仪，该陀螺仪包括在激励下运动的质量块和在检测中运动的质量块、用于在第一方向上向激励质量块施加激励信号的装置、用于对检测质量块在与第一方向垂直的第二方向上的运动进行检测的装置和用于对激励质量块在第二方向上的运动进行检测的装置以及用于处理由对检测质量块的运动进行检测的装置和对激励质量块在第二方向上的运动进行检测的装置所发出的检测信号的处理装置(I、II、IIˊ)，从而获得相位偏置(Bi)、正交偏置(Bq)和放大因数(A)。
【IPC分类】G01C25/00, G01C19/5762, G01C19/5726
【公开号】CN105074384
【申请号】CN201380067879
【发明人】阿诺·瓦尔特
【申请人】原子能和替代能源委员会
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2013年12月23日
【公告号】EP2936056A1, US20150354981, WO2014102246A1