芯片式硅微機械陀螺溫度補償方法研究.pdf

1、硅微機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、微機械加工工藝、微弱信號檢測原理等先進技術(shù)。芯片式硅微機械陀螺具有成本低、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點，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)的芯片式硅微機械陀螺研究對象，對其溫度標(biāo)定試驗方法、溫度誤差建模以及補償方法開展了研究，以提高芯片式硅微機械陀螺溫度環(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械陀螺，其采用了雙質(zhì)量結(jié)構(gòu)、SOI工藝、圓片級真空封裝、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，具有溫度自補償功能。其次，針對芯片式硅微陀螺的特點，并參考哥氏陀螺測試的IEEE標(biāo)準(zhǔn)、微機械陀螺測試細則和光纖陀螺測試標(biāo)準(zhǔn)，提出了芯片式硅微機械陀螺的溫度實驗方法，進行了全溫范圍內(nèi)定點恒溫實驗和連續(xù)變溫速率實驗。實驗結(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。實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，變溫速率對芯片式硅微機械陀螺的輸出沒有影響。因此，溫度誤差建模時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)算法分別對恒溫實驗數(shù)據(jù)和連續(xù)變溫實驗數(shù)據(jù)分別建立了零偏的溫度誤差模型，并采用連續(xù)變溫實驗數(shù)據(jù)和恒溫實驗數(shù)據(jù)對模型進行了離