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钟形振子式角速率陀螺(BVG,Bell-shaped Vibratory Angular Rate Gyro)利用钟形壳唇缘的径向振动驻波进动效应敏感输入角速率,具有噪声低、分辨率高、体积小、抗过载强等特点。信号检测单元用于获取BVG钟形壳唇缘由输入角速率引起的径向振幅的微纳级变化,根据变化量得到输入角速率,直接影响到陀螺的综合性能。本文主要对BVG的信号检测技术进行研究,分析钟形振子的结构和工作原理;结合钟形振子振动特性,提出微纳振幅信号检测方案;通过在线仿真和试验测量,设计微电容(pF级)检测电路,并进行试验标定,实现BVG微纳振幅信号检测。主要研究内容如下:1.分析钟形振子结构特点、工作原理和振动特性;建立压电悬臂梁动力学模型,并对其参数进行优化;2.分析两种微纳振幅检测方法;针对振子振动特性,建立微纳振幅电容检测数学模型,建立BVG信号检测方案;3.利用有限元方法,对曲面电容参数进行分析,得到其最优结构参数;利用电路仿真和试验相结合,设计出BVG信号检测电路系统;验证检测电路性能;4.结合试验数据,总结各元件参数对信号检测系统性能影响规律;利用在线修正方法对检测电路进行优化。