控制回路噪声是闭环传感器的主要噪声源,对闭环传感器测量精度有重要影响。继续从噪声源的角度改善闭环传感器噪声性能十分困难,导致闭环传感器精度提升陷入瓶颈。论文深入研究控制回路噪声整形机理,提出在控制回路噪声传递路径上进行优化,从而减小闭环传感器噪声,为进一步提升闭环传感器精度奠定基础。论文主要研究内容如下:(1)研究闭环传感器控制回路噪声整形机理。通过分析控制回路检测噪声传递函数和驱动噪声传递函数,得到检测噪声和驱动噪声经过闭环回路以后的频谱特征,及影响频谱特征的关键因素,建立闭环传感器控制回路噪声整形模型。为了验证该模型,研制加速度闭环传感器样机,单独测试样机控制回路噪声和闭环传感器噪声,与模型预测结果比较。实验结果与预测结果具有较好的一致性,证明了闭环传感器控制回路噪声整形模型的有效性。(2)研究闭环传感器控制回路噪声传递路径优化方法。在闭环传感器控制回路噪声整形模型基础上,针对敏感结构摆性、检测结构增益、检测模块增益、敏感结构弯曲刚度以及控制模块积分系数五项关键因素,通过理论分析与仿真验证,研究每一项关键因素的优化方法及其效果。采用所提出的优化方法,改进加速度闭环传感器样机。样机直流至100 Hz带宽内噪声标准差为11.8μg,证明了优化方法的有效性。(3)研究低漂移闭环传感器与高动态传感器数据融合算法。通过组合不同采样频率下噪声互补型传感器,研究数据融合算法,使组合方案具有低漂移、高动态测量能力。设计石英挠性加速度计和压电加速度计组合的试验装置,使压电加速度计漂移收敛到石英挠性加速度计的水平,证明了数据融合算法的有效性。(4)研究含时滞闭环传感器受控回路参数辨识方法。提出基于时间序列单调数的时滞辨识方法,使时滞辨识对测量噪声具有较强的鲁棒性,然后基于最小二乘方法对受控回路参数进行辨识。论文采用所述方法对石英挠性加速度计进行测试,证实石英挠性加速度计受控回路中存在时滞。