本文選題：球碟轉(zhuǎn)子式陀螺　切入點：噪聲分析　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：陀螺儀作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部分,它的精度直接影響著導(dǎo)航的準(zhǔn)確與安全,近年來已經(jīng)成為慣性傳感器件領(lǐng)域的研究重點。本課題以哈工大MEMS中心自主研發(fā)的球碟轉(zhuǎn)子式微陀螺為研究對象,針對該陀螺存在的噪聲源進(jìn)行深入的分析,為進(jìn)一步提高陀螺精度提供參考。本文首先對整個陀螺系統(tǒng)各部分的工作原理進(jìn)行了簡單的介紹,以此為基礎(chǔ),詳細(xì)分析了微陀螺機械結(jié)構(gòu)在加工和裝配過程中引入的誤差對陀螺輸出的影響,驗證了機械結(jié)構(gòu)誤差的存在,并提出抑制該機械噪聲的方法;對于檢測電路的噪聲分析,從噪聲源水平和噪聲增益兩個方面入手,計算檢測電路的增益,建立電荷放大器的噪聲模型,分析載波信號施加過程中引入的噪聲源以及差分支路失配對陀螺輸出的影響;對于外界環(huán)境存在的電磁干擾,采取相應(yīng)措施降低其影響。其次,基于交疊Allan方差方法對轉(zhuǎn)子式微陀螺隨機誤差特性展開了研究。闡述了Allan方差的基本原理和主要隨機誤差源的統(tǒng)計特征,采用最小二乘擬合方法,對轉(zhuǎn)子式微陀螺中存在的主要噪聲源的噪聲系數(shù)進(jìn)行表征和辨識,通過各噪聲系數(shù)的大小反映各噪聲源對系統(tǒng)總噪聲的貢獻(xiàn),并采用重復(fù)迭代法處理擬合結(jié)果中存在的負(fù)系數(shù)項。最后,采用小波閾值去噪法處理轉(zhuǎn)子式微陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)。經(jīng)過大量的實驗結(jié)果對比,最終選擇db3作為小波基函數(shù),進(jìn)行6尺度分解,采用“heursure”閾值準(zhǔn)則,軟閾值法處理小波系數(shù),通過信號降噪結(jié)果前后的對比,可知該降噪方法簡單可行,有效地抑制了陀螺儀的隨機誤差。
[Abstract]:As the core part of inertial navigation system, gyroscope has a direct impact on the accuracy and safety of navigation. In recent years, it has become a research focus in the field of inertial sensor devices. In this paper, the spherical disk rotor micro gyroscope developed independently by MEMS Center of Harbin University of Technology is taken as the research object, and the noise source of the gyroscope is analyzed deeply. In order to further improve the precision of gyroscope, this paper introduces the working principle of all parts of the gyroscope system. The influence of the errors introduced in the machining and assembly of the micro gyro mechanical structure on the gyro output is analyzed in detail, the existence of the mechanical structure error is verified, and the method to suppress the mechanical noise is put forward. Starting from the level of noise source and noise gain, the gain of detection circuit is calculated, the noise model of charge amplifier is established, and the influence of noise source and differential branch mismatch on gyro output is analyzed. For the electromagnetic interference existing in the external environment, corresponding measures should be taken to reduce its impact. Secondly, Based on the overlapping Allan variance method, the random error characteristics of rotor micro gyroscope are studied. The basic principle of Allan variance and the statistical characteristics of main random error sources are described. The least square fitting method is used. The noise coefficients of the main noise sources in the rotor micro gyroscope are characterized and identified. The contribution of each noise source to the total noise of the system is reflected by the magnitude of the noise coefficients. Finally, the wavelet threshold denoising method is used to deal with the static output data of the rotor micro gyroscope. After a large number of experimental results, db3 is chosen as the wavelet basis function. The wavelet coefficients are processed by using "heursure" threshold criterion and soft threshold method. By comparing the results before and after signal denoising, it can be seen that the method is simple and feasible, and can effectively suppress the random error of gyroscope.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN96

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳尚;張世軍;穆星科;陳永強;;MEMS陀螺技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀簡述[J];傳感器世界;2016年04期

2 劉玉霞;李拉成;張鵬;;基于小波變換的光纖陀螺降噪預(yù)處理技術(shù)[J];電子設(shè)計工程;2015年07期

3 薛學(xué)銘;;Allan方差分析測量數(shù)據(jù)噪聲特性的性能研究[J];大地測量與地球動力學(xué);2014年06期

4 楊遠(yuǎn)洪;孟晨雪;;光纖陀螺零偏誤差特性及噪聲分析方法研究[J];光學(xué)學(xué)報;2014年12期

5 李健;;MEMS遇見傳感器,改變生活就此開始[J];電子產(chǎn)品世界;2013年10期

6 周鵬輝;宋吉;;陀螺原理在航空儀表中的應(yīng)用[J];黑龍江科技信息;2013年07期

7 蔣慶華;苑偉政;李曉瑩;;電容式z軸微機械陀螺的噪聲抑制[J];微納電子技術(shù);2009年10期

8 宋麗君;秦永元;楊鵬翔;;小波閾值去噪法在MEMS陀螺儀信號降噪中的應(yīng)用[J];測試技術(shù)學(xué)報;2009年01期

9 劉梅;周百令;夏敦柱;;對稱解耦硅微陀螺儀結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2008年03期

10 黃曉剛;劉武;邵詩逸;陳文元;張衛(wèi)平;;磁懸浮轉(zhuǎn)子微陀螺電容結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];傳感器與微系統(tǒng);2006年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 張瑞敏;轉(zhuǎn)子式陀螺儀信號處理技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 韓凱;基于小波濾波的陀螺儀信號噪聲處理[D];西安電子科技大學(xué);2015年

3 楊慶輝;制導(dǎo)火箭彈穩(wěn)定平臺中MEMS陀螺儀降噪技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2015年

4 于京明;微機電系統(tǒng)微傳感器的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化研究[D];東華大學(xué);2013年

5 劉永;小波分析在MEMS陀螺信號降噪中的應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

6 陳寶毅;MEMS慣性器件的數(shù)據(jù)采集與誤差分析技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

，

本文編號：1674707