随着硅微机械陀螺仪技术的迅猛发展,常压封装陀螺仪应运而生。它凭借封装工艺简单、成本低、体积小、易于集成等优点,得到了部分民用领域、研究机构及工商界的高度重视,具有广阔的发展前景。目前,硅微机械陀螺大多采用真空封装以获得更高的性能,这增加了封装工艺的复杂性和成本。为了拓展硅微陀螺仪的应用领域,满足批量生产对成本和工艺稳定性的要求,本文以实验室自主研制的双质量常压封装硅微陀螺为研究对象,通过优化测控电路,保证常压封装硅微陀螺仪的整机性能并降低功耗。本文的主要内容包括以下四个方面:(1)基于哥氏加速度的概念和振动陀螺的基本理论,阐述了双质量z轴硅微机械陀螺仪的工作机理,分析了其动力学与运动学特性,同时讨论了影响其性能指标的一些重要参数。(2)研究了硅微陀螺仪常用驱动和检测电路的工作原理,并对其中受封装气压影响的主要模块及其公式进行了分析推导;通过仿真对常压封装和真空封装陀螺仪的主要指标进行了对比,为后续优化测控电路提供了理论依据;对陀螺仪的品质因数随温度变化的规律进行研究,通过实验拟合关系曲线,确定了解调相移与温度的关系;对检测电路进行优化,设计了两种相移随温度变化进而补偿品质因数温度特性的解调相位补偿电路,并对其相位温度特性进行了仿真验证。(3)为了降低检测电路功耗,设计了两种不同方式的解调方案:开关解调和同步积分解调,以替代原有解调电路模块。分析了两种方案的工作原理,通过仿真,对其性能进行了对比。(4)基于分析计算及仿真结果,研制了采用相应的移相和解调模块的测控电路,对常压封装硅微陀螺进行试验和性能测试。结果表明:加入解调相位补偿后,常压封装陀螺的灵敏度得到一定的提高,从而为更低Q值陀螺灵敏度的提高找到了一条有效的途径;同时全温零偏稳定性和全温标度因数稳定性显著提高;两种相位补偿方案相比,多重反馈型在性能方面要优于压控电源型相位补偿电路。采用开关解调和同步积分解调电路后,电路功耗都明显降低,全电路功耗分别降低了 20%和22.8%;标度因数相关性能和零偏性能并没有恶化,与原有方案基本保持一致。