芯片式硅微機(jī)械陀螺溫度補(bǔ)償方法研究.pdf

1、硅微機(jī)械陀螺是基于哥氏效應(yīng)采用MEMS技術(shù)研制的一種新型角速率傳感器，它集合了集成電路IC工藝、微機(jī)械加工工藝、微弱信號(hào)檢測(cè)原理等先進(jìn)技術(shù)。芯片式硅微機(jī)械陀螺具有成本低、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。溫度誤差是硅微機(jī)械陀螺的主要誤差之一。本文以本課題組自主研發(fā)的芯片式硅微機(jī)械陀螺研究對(duì)象，對(duì)其溫度標(biāo)定試驗(yàn)方法、溫度誤差建模以及補(bǔ)償方法開展了研究，以提高芯片式硅微機(jī)械陀螺溫度環(huán)境適應(yīng)性。
　　本文

2、首先介紹了本課題組自主研制的芯片式硅微機(jī)械陀螺，其采用了雙質(zhì)量結(jié)構(gòu)、SOI工藝、圓片級(jí)真空封裝、數(shù)模混合的ASIC電路等技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)的四線SPI通信接口，具有溫度自補(bǔ)償功能。其次，針對(duì)芯片式硅微陀螺的特點(diǎn)，并參考哥氏陀螺測(cè)試的IEEE標(biāo)準(zhǔn)、微機(jī)械陀螺測(cè)試細(xì)則和光纖陀螺測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，提出了芯片式硅微機(jī)械陀螺的溫度實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行了全溫范圍內(nèi)定點(diǎn)恒溫實(shí)驗(yàn)和連續(xù)變溫速率實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，全溫范圍內(nèi)標(biāo)度因數(shù)變化713.2ppm/℃～872.7pp

3、m/℃;零偏溫度系數(shù)10°/h/℃～25°/h/℃;零偏最大變化量0.09°/s～0.12°/s。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，變溫速率對(duì)芯片式硅微機(jī)械陀螺的輸出沒有影響。因此，溫度誤差建模時(shí)只需要考慮溫度的影響。第三，采用最小二乘法建立了標(biāo)度因數(shù)歸一化模型，針對(duì)芯片陀螺的數(shù)字輸出采用了最小二乘法、逐步回歸分析法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分別對(duì)恒溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和連續(xù)變溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別建立了零偏的溫度誤差模型，并采用連續(xù)變溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和恒溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了離