本论文研究振动轮式微机械陀螺，目的是改进陀螺结构、电路和控制方案，提高陀螺性能。内容包括陀螺力学模型、结构分析、电路设计、控制环路研究和性能测试。 从微机械陀螺力学模型出发，推导了输入角速度与陀螺输出之间的幅频、相频关系。指出从结构上提高陀螺灵敏度的关键是增大陀螺振幅；结构设计上应使检测轴自然频率比驱动轴高一个陀螺频带宽度；在高于某一限度后真空度的提高对于陀螺灵敏度无益，振动轮式微机械陀螺合适的工作气压是100～1000Pa。 论文推导了直梁陀螺驱动轴的弹性力矩与驱动轴转角之间的非线性关系，分析了由此导致的驱动轴非线性振动特性，指出了这种非线性振动对于陀螺正常工作的影响，提出了用曲梁取代直梁的结构改进方案。实验结果证实了理论分析的正确性，改进后的陀螺非线性振动特性大大降低。大振幅下线性振动的实现成为提高陀螺灵敏度和分辨率的一个重要基础。 论文进行了陀螺整体电路的研究。在驱动电路方面主要研究了锁相电路和恒幅控制电路，在检测电路方面设计和比较了多种微小电容检测电路。环形二极管检测电路结构非常简单，工作可靠，而且具有解调功能，用这种检测电路成功地解决了微微微法拉差动电容检测问题。 完成了陀螺锁相、恒幅双环路控制技术的理论分析和实践，实现了陀螺驱动轴的谐振和振幅恒定，从而降低了陀螺噪声，提高了陀螺标度因子稳定性。讨论了用自激振荡方式取代锁相方式的陀螺驱动方案。 论文报告了对陀螺振动特性和指标的测试实验，包括直梁陀螺在大气压下驱动轴的振动特性；曲梁陀螺在不同气压下驱动轴、检测轴的振动特性及运动耦合特性；陀螺性能指标的测试方法和结果。初步分析了耦合运动产生的原因。 在以上工作的基础上，大气封装的陀螺指标达到25Hz带宽分辨率0.5°/s，真空工作的陀螺指标达到了10Hz带宽分辨率100°/h。