近年来,随着MEMS技术的不断发展,传感器的微型化也得到长足的进步。基于硅基的MEMS陀螺就是典型发展成果之一。与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、功耗低、易于集成等优点,可广泛应用于汽车电子、消费电子以及航空航天等领域。对于MEMS陀螺性能的检测,一般通过搭建相关电路系统来实现,这种检测电路由于分布参数等因素的影响,往往会使检测结果有较大的不确定性,而且电路调试也比较繁杂。本文提出了以锁相放大器为主的仪器级MEMS半球陀螺性能检测系统,在设计出信号提取低噪声接口电路的同时,通过锁相放大器实现了驱动与检测双环路系统,并准确检测出MEMS半球陀螺相关性能参数。首先,在充分介绍半球陀螺工作原理的基础上,描述了结构设计和加工工艺,并给出了描述陀螺性能相关参数指标。其次,对半球陀螺敏感信号的提取方法进行了深入的研究,包括敏感电容信号提取、解调、滤波放大等电路的优化设计,并通过分析电路噪声特征,设计出了噪声低、易于在板级电路实现的接口电路。同时在TINA软件中对电路性能进行了仿真优化,在Altium Designer中完成PCB的设计,实现了低噪声、高增益的敏感信号提取接口电路。为了能简捷方便的实现对MEMS半球陀螺性能检测,文中采用HF2LI锁相放大器实现了仪器级陀螺的驱动与敏感检测环路。被测MEMS陀螺通过接口电路与锁相放大器连接,利用锁相放大器中Demod、PLL、PID等模块,并通过相关模块软件界面的参数设定,实现驱动环路的锁频、稳幅以及敏感闭环检测输出。以MEMS半球陀螺为例,测得该陀螺在±250°/s量程下标度因数为2.55mV/°/s,非线性度为660ppm,零偏稳定性为60.3°/h,零偏不稳定性为20.6°/h等参数,也用电路级检测系统进行了该测试结果正确性的验证,证明了本系统的有效性。本系统具有方便、快捷、可靠等特点,可广泛应用于MEMS谐振器件的性能评测之中。