近日，我院贾佳老师作为第一作者、研究生张涵作为第二作者，在仪器仪表领域权威期刊《Microsystems & Nanoengineering》（2025年影响因子11.1）发表题为《Phase error analysis for MEMS gyroscopes operational modes based on force-to-rebalance rate measurement mode》的学术论文。江苏科技大学自动化学院为论文第一署名单位。该期刊由中国科学院空天信息创新研究院与Springer Nature合作出版，重点刊载微系统与纳米工程领域的原创研究成果。
微机电系统（MEMS）陀螺仪具有成本低、体积小、重量轻和功耗低等优势，因此已广泛应用于无人机、智能设备、自动驾驶汽车和导航系统。在多种测量方式中，力平衡（FTR）模式凭借较高的精度和稳定性得到广泛采用。然而，激励电路、信号拾取电路和数字处理环节均可能产生相位误差，进而影响频率锁定、标度因数和零速输出。以往研究通常只对部分误差进行校正，未能充分区分不同误差的位置及其作用机制。
针对上述问题，研究团队分析了三个关键控制回路：驱动模态控制回路、FTR速率控制回路和正交刚度校正回路。研究发现，在驱动模态中，反馈路径和前向路径的相位误差会使频率锁定点偏离真实谐振频率，并增大激励幅值。然而，在馈通效应得到抑制的情况下，无论是否进行补偿，这些驱动模态相位误差对FTR速率测量性能的影响均不明显。更具决定性的结果来自检测模态：检测模态反馈路径的相位误差会显著影响标度因数和零速输出，是系统性能下降的主导误差源，而前向路径相位误差的影响则小得多；两类误差对测量带宽的影响均较为有限。试验结果还表明，相位误差对温度较为敏感，会随环境温度变化而漂移。因此，面向宽温域应用时，需要针对不同温度区间重新标定相位误差补偿参数。该研究从机理层面识别并量化了影响FTR陀螺性能的主导相位误差源，为后续开展宽温域实时补偿与性能优化提供了理论基础和明确方向。
该成果得到江苏省高等学校基础科学（自然科学）面上项目、微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室开放基金等项目支持，体现了学院在微惯性器件与先进导航技术方向的持续研究积累。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41378-025-01144-6
