硅微陀螺仪作为一种新型的微型传感器,具有成本低、尺寸小、可靠性高等优点,近几十年来已经成了MEMS领域和惯性技术领域的研究热点。目前,世界强国已经投入了大量的人力物力进行深入研究,并已取得较为显著的进展。国内研发的硅微陀螺仪检测精度较差,难以满足实际需要。提高其检测精度的主要方法是使用低噪声的接口检测电路,并对输出信号进行处理。本论文以提高硅微陀螺仪的检测性能为目标,深入研究了硅微陀螺仪的低噪声检测电路及信号处理技术,其主要工作及创新点包括:　　 (1)阐述了目前国内外硅微陀螺仪接口电路和信号处理技术的发展现状。　　 (2)系统研究了硅微陀螺仪的静电驱动和电容检测技术,分析了陀螺仪主要性能参数,探讨了影响硅微陀螺仪性能指标的正交误差、力不平衡信号等,并研究了电路中噪声的种类和来源。　　 (3)将包括机械噪声、闪烁噪声在内的各项噪声源考虑到电路的设计中,建立了硅微陀螺仪前端敏感电路的总体噪声模型,推导了电路中噪声的功率分布。研究了陀螺仪寄生电容对检测性能的影响。在此基础上,确定了陀螺仪接口电路的基本模块,研究了斩波稳定技术和相关双采样技术,将其应用在电路的设计中。提出了一种带有直流失调补偿回路的折叠式共源共栅放大器,作为电路的核心器件。提出了一种通过三相时钟相位控制的全差分电容敏感电路,并采用集成电路工艺完成了设计。仿真结果表明所设计的硅微陀螺仪前端敏感电路具有极低的输入噪声。　　 (4)研究了用于硅微陀螺仪信号调制的Sigma-Delta调制解调技术的基本原理,简述了噪声整形和过采样的概念。研究了一阶Sigma-Delta调制解调器的线性模型,在此基础上研究了高阶单环和级联结构的Sigma-Delta调制解调器的设计方法。简述了Sigma-Delta调制解调器的主要性能指标,并研究了噪声功率增益函数,并将其作为衡量调制解调器信噪比的指标。选择高阶级联式Sigma-Delta调制解调器作为硅微陀螺仪接口电路的调制解调模块,并提出了一种基于多目标遗传算法的Sigma-Delta调制解调器设计方法,完成了Sigma-Delta调制解调器的设计。仿真结果表明,这种设计方法是完全可行的,所设计出来的电路能够满足电路的低噪声要求。　　 (5)研究了基于静电力平衡的硅微陀螺仪的闭环检测技术,并将上一章中设计的高阶Sigma-Delta调制解调器嵌入环路中,对闭环进行了离散化处理,给出了整个系统的Z域模型。针对陀螺仪静电力反馈检测的实际要求,提出了一种基于Lyapunov稳定性理论设计的输出反馈控制器方案,使系统能够在冲击发生后于规定时间内恢复平衡,并基于此优化设计了电路。研究了陀螺仪的等效电路模型,使用集成电路工艺设计了整个陀螺仪闭环检测系统的电路,并完成了模拟部分的版图设计。仿真结果表明,本文所设计的闭环检测电路完全能够满足设计要求。　　 (6)对硅微陀螺仪的随机漂移进行了研究,在此基础上,分别研究了卡尔曼滤波器和一种基于遗传算法改进的小波神经网络,作为陀螺仪漂移的建模补偿工具。在分析粒子群算法的基础上,提出了一种改进的混合自适应粒子群算法,该算法同时使用混沌理论和云模型理论对粒子群进行优化,并将该算法与小波神经网络结合使用。研究了基于小波降噪方法的微机械陀螺仪降噪技术,提出了一种将小波分析和奇异值分解通过统计学习控制器结合起来的自适应小波奇异值算法。完成了硅微陀螺仪数据采集实验,分别使用卡尔曼滤波器、遗传小波网络和混合自适应粒子群算法对信号进行处理,结果证明了所提出的混合自适应粒子群小波网络具有良好的滤波精度。随后,分别使用小波方法、奇异值分解方法和自适应小波奇异值方法对陀螺仪输出数据进行了降噪处理,结果证明了自适应小波奇异值方法的性能优于传统方法。