[0001] 本发明属于石英音叉陀螺仪测控电路技术领域，涉及一种用于石英音叉陀螺仪的静电耦合抑制电路。

[0002] 目前石英音叉陀螺仪输出中的静态误差主要包括同相误差和正交误差两种，两种误差对石英音叉陀螺仪的静态零位性能直接相关。同相误差主要由陀螺仪内部驱动信号与检测通路的静电耦合产生，该误差信号与角速度的载波信号频率及相位均相同，因此称为“同相误差”或“静电误差”；正交误差主要由石英音叉加工过程中加工误差及材料本身特性引起的驱动模态与检测模态间的机械耦合造成，该误差信号与角速度的载波信号频率相同，相位相差90°，因此称为“正交误差”或“机械误差”。

[0003] 在实际应用中同相误差通常采用在产品进行电磁屏蔽或缩短耦合路径的方式进行抑制；正交误差通常在生产过程进行机械修调以此减小正常误差对输出的影响。目前常用的石英音叉陀螺仪测控电路中，由于传感器中存在耦合电容同时空间存在电磁耦合路径，检测电路输出信号中含有静电耦合误差，且该误差与驱动信号一样通常随外界温度变化会产生显著变化，此种变化导致解调后角速度解调信号产生多余误差，并最终导致角速度信号中静电误差项随温度产生变化。

[0019] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0021] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0022] 如图1所示，在本发明的一个实施例中，提供一种用于石英音叉陀螺仪的静电耦合抑制电路，该电路包括：石英音叉传感器1、驱动与幅值控制电路4、反相电路8、补偿电路9、角速度检测电路5和解调滤波电路7；石英音叉传感器1输出信号分别指驱动与幅值控制电路4以及角速度检测电路5，所述驱动与幅值控制电路4根据石英音叉传感器1输出信号生成驱动信号12，所述驱动信号12还分别输入至反相电路8以及解调滤波电路7；反相电路8根据驱动信号12产生与其同频反相的驱动反相信号18，驱动信号12和驱动反相信号18经过补偿电路9后生成静电耦合补偿信号19，并输入至角速度检测电路5，与检测电路中静电耦合误差抵消，角速度检测电路5生成角速度载波信号14和角速度载波反相信号15，并经解调滤波电路7后输出角速度信号17。

[0023] 可见，为抑制由驱动信号通过静电耦合在角速度信号中产生的额外误差，采用反相耦合的方法对检测通路输出信号中的静电误差信号进行抑制，具体的本发明实施例通过对驱动信号进行反相处理得到与驱动信号反相的驱动反相信号，根据角速度信号中静电耦合信号的极性选择驱动信号或者驱动反相信号经过补偿电路后生成静电耦合补偿信号，此信号再输入至检测电路，与检测电路中静电耦合信号相互抵消从而消除静电耦合信号对角速度测量信号的干扰。也即，本发明实施例通过改进电路设计，采用反相耦合的方法抑制静电耦合信号，大幅减弱了静电误差信号对角速度测量信号的干扰，提升了整表性能。

[0024] 根据本发明一种实施例，所述驱动与幅值控制电路4包括驱动检测电路2、驱动信号12电路3和幅值控制电路4，所述驱动检测电路2用于将石英音叉传感器1由压电效应产生表征驱动叉指位移量的电荷信号转换为电压信号，输出驱动检测信号11分别至幅值控制电路4和驱动信号12电路3；所述驱动信号12电路3根据驱动检测信号11产生与其同频的驱动信号12；所述幅值控制电路4通过将驱动检测信号11的幅值与参考值对比产生用于控制驱动信号12幅值的幅值控制信号13。

[0025] 根据本发明一种实施例，驱动检测电路2采用电荷放大器实现。

[0026] 根据本发明一种实施例，所述驱动信号12电路3采用比较器实现。

[0027] 根据本发明一种实施例，所述解调滤波电路7包括解调器6和滤波电路7，其中，驱动信号12输入至解调器6，角速度检测电路5生成角速度载波信号14和角速度载波反相信号15均输入至所述解调器6，所述解调器6用于生成角速度解调信号16，角速度解调信号16经滤波电路7滤波后输出角速度信号17。

[0028] 根据另一实施例，提供一种石英音叉陀螺仪，该陀螺仪包括上述的静电耦合抑制电路。

[0029] 本发明实施例提供一种石英音叉陀螺静电耦合抑制电路，该电路可以抑制由静电耦合产生的静电误差信号对角速度信号的干扰，提升整表性能。下面以一具体实施例进行详细说明：

[0030] 如图1所示，一种改进后石英音叉陀螺仪正交误差测量电路由被控对象石英音叉传感器1、驱动检测电路2、驱动信号电路3、幅值控制电路4、角速度检测电路5、解调器6、滤波电路7、反相电路8和补偿电路9组成。

[0031] 本实施方式中驱动检测电路2用于将石英音叉传感器1由压电效应产生表征驱动叉指位移量的电荷信号转换为电压信号，采用电荷放大器实现，输出驱动检测信号11，幅值控制电路4通过将驱动检测信号11幅值与参考值对比产生用于控制驱动信号12幅值的幅值控制信号13。驱动信号电路3根据驱动检测信号11产生与其同频的驱动信号12，采用比较器实现，比较器输出幅值由幅值控制信号13控制；反相电路8根据驱动信号12产生与其同频反相的驱动反相信号18，驱动信号12和驱动反相信号18经过补偿电路后生成静电耦合补偿信号19。静电耦合补偿信号输入角速度检测电路5，与检测电路中静电耦合误差抵消，角速度检测电路5生成角速度载波信号14和角速度载波反相信号15，经解调器6生成角速度解调信号16，角速度解调信号16经滤波电路7滤波后输出角速度信号17。

[0032] 如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

[0033] 应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

[0034] 本发明以上的方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

[0035] 这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

[0036] 本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。