双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法研究

"双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究 (2012年)，张志雄等人，北京理工大学学报" 本文详细探讨了双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的设计与实现，旨在提高石英音叉陀螺驱动信号的稳定性。石英音叉陀螺是一种精密的惯性传感器，广泛应用于航天、航空、军事和导航系统中，其性能的优劣直接影响到系统的精度和可靠性。 首先，研究中提出了一种基于数字信号处理（DSP）的数字化闭环控制电路。这种电路设计能够实时监测和调整驱动信号的频率，确保陀螺在最佳工作状态。双H型石英音叉陀螺的工作原理是利用石英材料的压电效应，当在特定的串联谐振频率下驱动，叉指振动的幅度最小，从而提供最稳定的测量基础。 为了实现频率跟踪，作者利用了相位控制技术。在谐振频率点，通过监控驱动信号的相位变化，可以精确调整频率，使陀螺保持在谐振状态。这一过程中，希尔伯特变换被用来生成一对正交的参考信号，这些信号用于检测驱动信号的相位，从而实现精确的频率跟踪。 实验结果显示，采用该频率跟踪算法后，双H型石英音叉陀螺在稳定工作状态下，驱动信号的相位标准差仅为4毫弧度（mrad），频率跟踪精度达到了0.0034赫兹（Hz）。这样的高精度和稳定性对于提升整个陀螺仪的性能至关重要，尤其是在需要高精度角速度测量的场合。 这项研究对双H型石英音叉陀螺的驱动信号控制提供了创新性的解决方案，通过精确的频率跟踪算法，增强了陀螺的稳定性和测量精度。这不仅有助于优化现有陀螺仪的设计，也为未来更高级别的惯性导航系统和传感器技术的发展奠定了基础。