阅读说明：本技术 Mems哥氏振动陀螺仪与asic电路的参数匹配方法 (parameter matching method of MEMS Coriolis vibration gyroscope and ASIC circuit ) 是由 马高印 申燕超 梁文华 张菁华 康燕玲 周红芳 王汝弢 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法,该参数匹配方法包括：获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数；根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置；依次对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断,若任一性能不满足预设的性能指标,则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至各项性能均满足预设的性能指标以完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。应用本发明的技术方案,能够快速、全面且有效的完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配,使得MEMS哥氏振动陀螺仪的性能指标符合性能要求。(The invention provides a parameter matching method of an MEMS Coriolis vibration gyroscope and an ASIC circuit, which comprises the following steps: acquiring gauge head mechanical parameters of the MEMS Coriolis vibration gyroscope; adjusting ASIC circuit parameters according to the gauge head mechanical parameters to complete the mode configuration of the MEMS Coriolis vibration gyroscope; and sequentially testing and judging various performances of the MEMS Coriolis vibration gyroscope, and if any performance does not meet the preset performance index, returning to adjust the parameters of the ASIC circuit to optimize the mode configuration of the MEMS Coriolis vibration gyroscope until the performances meet the preset performance index so as to complete the parameter matching of the MEMS Coriolis vibration gyroscope and the ASIC circuit. By applying the technical scheme of the invention, the parameter matching of the MEMS Coriolis vibration gyroscope and the ASIC circuit can be completed quickly, comprehensively and effectively, so that the performance index of the MEMS Coriolis vibration gyroscope meets the performance requirement.)

MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法

技术领域

本发明涉及陀螺仪技术领域，尤其涉及一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法。

背景技术

微惯性系统的小型化和低功耗需求推动MEMS惯性器件与ASIC技术越来越广泛、越深入的结合，由此可以更好的发挥出MEMS惯性器件的小体积、低功耗和低成本等自身优势。目前，高精度MEMS哥氏振动陀螺仪配套的测控系统正逐步由PCB电路转向ASIC电路。在将ASIC电路与陀螺仪的表头系统集成时，如何结合陀螺仪表头结构的加工误差、真空封装特性和安装方案等进行ASIC测控电路的参数配置和匹配优化，是决定能否发挥出MEMS哥氏振动陀螺仪表头结构精度的潜力和实现陀螺仪预期性能指标的重要环节。而现有技术中，MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配过程简单无验证优化环节，这导致不能及时调整ASIC电路的参数，使得MEMS哥氏振动陀螺仪的性能指标不符合性能要求。

发明内容

本发明提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，能够解决现有技术中因MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配过程简单无验证优化导致的MEMS哥氏振动陀螺仪的性能指标不符合性能要求的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，该参数匹配方法包括：获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数；根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置；依次对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断，若任一性能不满足预设的性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至各项性能均满足预设的性能指标以完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。

进一步地，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置具体包括：根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的配置；根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态的配置。

进一步地，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的配置具体包括：根据表头机械参数调整ASIC电路的相位控制模块参数以使MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态在MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动固有谐振频率上实现谐振；调整ASIC电路的驱动幅值控制模块参数以使MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的振动幅度达到预期值。

进一步地，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态的配置具体包括：根据表头机械参数调整ASIC电路的检测通道参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态的配置。

进一步地，依次对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断，若任一性能不满足预设的性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至各项性能均满足预设的性能指标具体包括：对MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能进行测试和判断，若静态性能不满足预设的静态性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至静态性能满足预设的静态性能指标；当静态性能满足预设的静态性能指标时，对MEMS哥氏振动陀螺仪的全温性能进行测试和判断，若全温性能不满足预设的全温性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至全温性能满足预设的全温性能指标；当静态性能满足预设的静态性能指标且全温性能满足预设的全温性能指标时，对MEMS哥氏振动陀螺仪的力学环境进行测试和判断，若力学环境不满足预设的力学环境指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至力学环境满足预设的力学环境指标。

进一步地，对MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能进行测试和判断，若静态性能不满足预设的静态性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至静态性能满足预设的静态性能指标具体包括：对MEMS哥氏振动陀螺仪进行启动时间和静态性能测试和判断，若MEMS哥氏振动陀螺仪启动时间过长或MEMS哥氏振动陀螺仪驱动模态无法谐振，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至静态性能满足预设的静态性能指标。

进一步地，对MEMS哥氏振动陀螺仪的全温性能进行测试和判断具体包括：对MEMS哥氏振动陀螺仪进行静态和动态的温度标定试验，建立温度补偿模型，并将温度补偿中的相关参数烧写进ASIC电路的相应寄存器，判断MEMS哥氏振动陀螺仪的全温性能是否满足预设的全温性能指标。

进一步地，对MEMS哥氏振动陀螺仪的力学环境进行测试和判断具体包括对MEMS哥氏振动陀螺仪进行带宽测试和判断以及随机振动测试和判断。

进一步地，对MEMS哥氏振动陀螺仪的力学环境进行测试和判断，若力学环境不满足预设的力学环境指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至力学环境满足预设的力学环境指标具体包括：对MEMS哥氏振动陀螺仪进行带宽测试和判断，若带宽不满足预设的带宽指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至MEMS哥氏振动陀螺仪的带宽满足预设的带宽指标；当MEMS哥氏振动陀螺仪的带宽满足预设的带宽指标时，对MEMS哥氏振动陀螺仪进行随机振动测试和判断，若随机振动测试中的振动性能不满足预设的振动指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至MEMS哥氏振动陀螺仪的振动性能满足预设的振动指标。

进一步地，对MEMS哥氏振动陀螺仪进行随机振动测试和判断具体包括：对MEMS哥氏振动陀螺仪的噪声水平进行测试和判断。

应用本发明的技术方案，提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，该参数匹配方法通过对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断并根据判断结果迭代优化ASIC电路的参数以实现MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。与现有技术相比，本发明所提供的MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法根据各项性能的判断结果迭代优化ASIC电路的参数，能够快速、全面且有效的完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配，使得MEMS哥氏振动陀螺仪的性能指标符合性能要求。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的另一具体实施例提供的MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法的流程示意图。

具体实施方式

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。

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。

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。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，该参数匹配方法包括：获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数；根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置；依次对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断，若任一性能不满足预设的性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至各项性能均满足预设的性能指标以完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。

应用此种配置方式，提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，该参数匹配方法通过对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断并根据判断结果迭代优化ASIC电路的参数以实现MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。与现有技术相比，本发明所提供的MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法根据各项性能的判断结果迭代优化ASIC电路的参数，能够快速、全面且有效的完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配，使得MEMS哥氏振动陀螺仪的性能指标符合性能要求。

进一步地，为了实现MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配，首先获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数。作为本发明的一个具体实施例，可采用真空探针测试机台获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数，表头机械参数包括Q值、驱动谐振频率、检测谐振频率和正交耦合特性。其中真空探针测试机台包括真空探针台、探针板卡和数据采集系统等装置。

此外，在本发明中，在获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数之后，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置。作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，对MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置具体包括：根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的配置；根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态的配置。

进一步地，在本发明中，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的配置具体包括：根据表头机械参数调整ASIC电路的相位控制模块参数以使MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态在MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动固有谐振频率上实现谐振；调整ASIC电路的驱动幅值控制模块参数以使MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的振动幅度达到预期值。作为本发明的一个具体实施例，ASIC电路的相位控制模块包括锁相环控制；ASIC电路的驱动幅值控制模块参数包括驱动直流电压配置、驱动交流电压配置和驱动回路PGA增益等。MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态的振动幅度可根据MEMS哥氏振动陀螺仪性能指标的需求调整到最大或最佳。

此外，在本发明中，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态的配置具体包括：根据表头机械参数调整ASIC电路的检测通道参数以完成MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态的配置。作为本发明的一个具体实施例，ASIC电路的检测通道参数包括PGA模块增益和低通滤波器带宽等。

在完成MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态和检测模态的配置之后，即完成了对MEMS哥氏振动陀螺仪的整体配置，包括对MEMS哥氏振动陀螺仪的量程、线性度和带宽的配置。

进一步地，在本发明中，在完成MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态和检测模态的配置之后，依次对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断，若任一性能不满足预设的性能指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至各项性能均满足预设的性能指标以完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。作为本发明的一个具体实施例，如图1和图2所示，MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能包括MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能、全温性能和力学环境。各项性能预设的性能指标可根据实际情况提前设定。在本发明的一个具体实施例中，对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断具体包括以下步骤。

首先，对MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能进行测试和判断，具体包括对MEMS哥氏振动陀螺仪进行启动时间和静态性能测试和判断。若MEMS哥氏振动陀螺仪启动时间过长或MEMS哥氏振动陀螺仪驱动模态无法谐振，则根据驱动力-电压理论公式及相关工程经验返回调整ASIC电路参数，如调整驱动直流电压配置、驱动交流电压配置和驱动回路PGA增益等参数，以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态配置，使得MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能满足预设的静态性能指标。

其次，当静态性能满足预设的静态性能指标时，对MEMS哥氏振动陀螺仪的全温性能进行测试，具体包括对MEMS哥氏振动陀螺仪进行静态和动态的温度标定试验，建立温度补偿模型，并将温度补偿中的相关参数烧写进ASIC电路的相应寄存器，判断MEMS哥氏振动陀螺仪的全温性能是否满足预设的全温性能指标。若全温性能不满足预设的全温性能指标，则根据驱动力-电压理论公式及相关工程经验返回调整ASIC电路参数，如调整驱动直流电压配置、驱动交流电压配置和驱动回路PGA增益等参数，以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态配置，使得全温性能满足预设的全温性能指标。作为本发明的一个具体实施例，全温范围为-40℃～+60℃，温变率为1℃/min，建立温度补偿模型后，将相关的温度补偿系数，如单段3阶温度补偿系数及1阶梯度补偿系数烧写进ASIC电路的相应寄存器，再进行全温性能判断。

最后，当静态性能满足预设的静态性能指标且全温性能满足预设的全温性能指标时，对MEMS哥氏振动陀螺仪的力学环境进行测试和判断，若力学环境不满足预设的力学环境指标，则返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的模态配置直至力学环境满足预设的力学环境指标。

作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，对MEMS哥氏振动陀螺仪的力学环境进行测试和判断具体包括对MEMS哥氏振动陀螺仪进行带宽测试和判断以及随机振动测试和判断。若带宽测试中MEMS哥氏振动陀螺仪的带宽不满足预设的带宽指标，则根据驱动力-电压理论公式及相关工程经验返回调整ASIC电路参数如低通滤波器带宽，以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态配置直至MEMS哥氏振动陀螺仪的带宽满足预设的带宽指标。当MEMS哥氏振动陀螺仪的带宽满足预设的带宽指标时，对MEMS哥氏振动陀螺仪进行随机振动测试和判断，若随机振动测试中的振动性能不满足预设的振动指标，则根据驱动力-电压理论公式及相关工程经验返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态配置直至MEMS哥氏振动陀螺仪的振动性能满足预设的振动指标。

进一步地，作为本发明的一个具体实施例，对MEMS哥氏振动陀螺仪的随机振动测试和判断包括对MEMS哥氏振动陀螺仪的噪声水平进行测试和判断，若振动噪声过大，则根据驱动力-电压理论公式及相关工程经验返回调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态配置直至MEMS哥氏振动陀螺仪的噪声水平满足预设的噪声指标。

在本发明中，当MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能、全温性能和力学环境均满足各自的性能指标时，MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路完成全面且有效的参数匹配。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明的MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法进行详细说明。

如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，该参数匹配方法具体包括以下步骤。

步骤一，获取MEMS哥氏振动陀螺仪的表头机械参数。

步骤二，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态配置。

步骤三，根据表头机械参数调整ASIC电路参数以完成对MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态配置。

步骤四，对MEMS哥氏振动陀螺仪的静态性能进行测试和判断，若静态性能不满足预设的静态性能指标，则重复步骤二至步骤四，通过调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态和检测模态配置，直至静态性能满足预设的静态性能指标。

步骤五，对MEMS哥氏振动陀螺仪的全温性能进行测试和判断，若全温性能不满足预设的全温性能指标，则重复步骤二至步骤五，通过调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态和检测模态配置，直至全温性能满足预设的全温性能指标。

步骤六，对MEMS哥氏振动陀螺仪进行带宽测试和判断，若带宽不满足预设的带宽指标，则重复步骤三至步骤六，通过调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的检测模态配置，直至带宽满足预设的带宽指标。

步骤七，对MEMS哥氏振动陀螺仪进行随机振动测试和判断，若振动性能不满足预设的振动指标，则重复步骤二至步骤七，通过调整ASIC电路参数以优化MEMS哥氏振动陀螺仪的驱动模态和检测模态配置，直至振动性能满足预设的振动指标，完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。

综上所述，本发明提供了一种MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法，该参数匹配方法通过对MEMS哥氏振动陀螺仪的各项性能进行测试和判断并根据判断结果迭代优化ASIC电路的参数以实现MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配。与现有技术相比，本发明所提供的MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配方法根据各项性能的判断结果迭代优化ASIC电路的参数，能够快速、全面且有效的完成MEMS哥氏振动陀螺仪与ASIC电路的参数匹配，使得MEMS哥氏振动陀螺仪的性能指标符合性能要求。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。