微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法

2023-06-01 11:54:11

微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法
【專利摘要】提供一種微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法，根據其工作原理和技術特點，通過試驗和擬合計算得到用於溫度補償的數學模型，進而在系統應用時提高微機械加速度計性能和環境適應性。採用本發明操作簡單可靠，擬合精度高，可間接有效地解決微機械加速度計輸出受溫度影響變化大的問題，拓展微機械加速度計的工程應用範圍。
【專利說明】微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬微慣性器件測試及應用【技術領域】，具體涉及一種微機械加速度計溫度系 統的測試與標定方法，主要應用於機載導航系統、武器制導及民用各類微機械加速度計的 溫度特性測試和標定，W提高微機械加速度計的性能與環境適應性。

【背景技術】
[0002] 目前，國內外W娃材料為基體的微機械加速度計普遍存在輸出受溫度影響變化大 的問題。解決該一問題的方法有兩種：一是工作環境溫度控制，二是應用系統中的溫度補 償。一般對於高精度的微機械加速度計（穩定性小於lXl(T 5g)，可採用溫度控制的方法， 而對於中低精度的微機械加速度計，從成本和適用性考慮，若採用溫度控制的方法，則成本 大幅攀升，因此有必要提出改進。


【發明內容】

[0003] 本發明解決的技術問題；提供一種微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法， 根據其工作原理和技術特點，通過試驗和擬合計算得到用於溫度補償的數學模型，進而在 系統應用時提高微機械加速度計性能和環境適應性。
[0004] 本發明採用的技術方案：微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法，包含下述 步驟：
[000引1)開啟溫箱，設定溫度75。當溫度達到75C ±0. 5°C時，恆溫比，然後微機械加 速度計通電，進行四位置測試並記錄其偏值K。、標度因數Ki和溫度值；
[0006] 2)微機械加速度計斷電；
[0007] 扣降溫至65C，恆溫比，微機械加速度計通電測試並記錄K。、Ki和溫度值，斷電；
[000引 4)按上述方法，逐次測試並記錄55 °C、45 °C、35 °C、25 °C、15 °C、5 °C、 (TC、-5°C、-15°C、-25°C、-35°C和-45°C環境下偏值K。、標度因數Ki和溫度值；
[0009] 5)升溫，逐次測試並記錄-45 °C、-35 °C、-25 °C、-15 °C、-5 °C、(TC、5 °C、15 °C、25 °C、 35 °C、45 °C、55 °C、65 °C和75 °C環境下偏值K。、標度因數Ki和溫度值；
[0010] 6)分別計算降溫和升溫過程中同一溫度值下的偏值K。、標度因數Ki的平均值；
[0011] 7)溫度係數標定：對試驗數據進行H階非線性擬合，確定微機械加速度計的擬合 模型參數，然後對各項溫度係數進行標定。
[0012] 本發明與現有技術相比操作簡單可靠，擬合精度高，可間接有效地解決微機械加 速度計輸出受溫度影響變化大的問題，拓展工程應用範圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的工作原理示意圖；
[0014] 圖2為10001#微機械加速度計偏值的擬合溫度曲線圖；
[0015] 圖3為10001#微機械加速度計標度因數的擬合溫度曲線圖；
[0016] 圖4為10007#微機械加速度計偏值的擬合溫度曲線圖；
[0017] 圖5為10007#微機械加速度計標度因數的擬合溫度曲線圖；
[0018] 圖6為10001#微機械加速度計全溫輸出曲線圖；
[0019] 圖7為10007#微機械加速度計全溫輸出曲線圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖1-7描述本發明的實施例。
[0021] W某型微機械加速度計為例，具體指標如下：工作電壓；15V±0. 15V，直流，雙向 供電；工作溫度；-45°C?75C ;量程；± 15g ;偏值K。；-2. 5X 10-ig?2. 5X 10-ig ;標度因數 Ki ;220mV/g±20mV/g。
[0022] -、工作原理；如圖1所示，微機械加速度計閉環系統主要由表頭組件（含敏感質 量塊的微結構）、檢測放大電路和反饋電路等幾部分組成。當加速度輸入作用於敏感質量 塊m形成慣性力，使微結構上電容極板發生位移，產生電容變化A C，檢測放大電路將電容 變化AC轉變為電壓變化AV，反饋電路產生負反饋電壓，加到微結構上W平衡慣性力的作 用，形成閉環系統。
[0023] 二、試驗設備；1)帶溫度箱的垂直位置轉臺；2)微機械加速度計四位置測試系統 (也可用61/ 2精度的數字電壓表手動測試、記錄和計算）
[0024] H、溫度係數測試方法
[0025] 為建立微機械加速度計的溫度模型，首先應在各溫度點下對其進行性能試驗，具 體方法如下：
[002引 1)開啟溫箱，設定溫度75。當溫度達到75C ±0. 5C時，恆溫比，然後微機械加 速度計通電，進行四位置測試並記錄其偏值K。、標度因數Ki和溫度值；
[0027] 2)微機械加速度計斷電；
[002引扣降溫至65°C，恆溫比，微機械加速度計通電測試並記錄K。、Ki和溫度值，斷電；
[0029] 4)按上述方法，逐次測試並記錄 55 °C、45 °C、35 °C、25 °C、15 °C、5 °C、 (TC、-5°C、-15°C、-25°C、-35°C和-45°C環境下偏值K。、標度因數Ki和溫度值；
[0030] 5)升溫，逐次測試並記錄-45 °C、-35 °C、-25 °C、-15 °C、-5 °C、(TC、5 °C、15 °C、25 °C、 35 °C、45 °C、55 °C、65 °C和75 °C環境下偏值K。、標度因數Ki和溫度值；
[003。 6)分別計算降溫和升溫過程中同一溫度值下的偏值K。、標度因數Ki的平均值。
[0032] 選取表號10001#和10007#的2隻微機械加速度計進行試驗，試驗數據分別見表 1和表2。
[0033] 表1 ;10001#微機械加速度計溫度曲線試驗數據
[0034]

【權利要求】
1.微機械加速度計溫度系統的測試與標定方法，其特徵在於包含下述步驟： 1) 開啟溫箱，設定溫度75°c，當溫度達到75°C ±0. 5°C時，恆溫lh，然後微機械加速度 計通電，進行四位置測試並記錄其偏值&、標度因數&和溫度值； 2) 微機械加速度計斷電； 3) 降溫至65°C，恆溫lh，微機械加速度計通電測試並記錄IV &和溫度值，斷電； 4) 按上述方法，逐次測試並記錄55 °C、45 °C、35 °C、25 °C、15 °C、5 °C、 0°C、-5°C、-15°C、-25°C、-35°C和-45°C環境下偏值KQ、標度因數&和溫度值； 5) 升溫，逐次測試並記錄 _45°C、_35°C、_25°C、_15°C、_5°C、0°C、5°C、15°C、25°C、 35°C、45°C、55°C、65°C和75°C環境下偏值心、標度因數&和溫度值； 6) 分別計算降溫和升溫過程中同一溫度值下的偏值&、標度因數&的平均值； 7) 溫度係數標定：對試驗數據進行三階非線性擬合，確定微機械加速度計的擬合模型 參數，然後對各項溫度係數進行標定。
【文檔編號】G01P21/00GK104237565SQ201410513578
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】劉敬濤, 張蔚, 劉小舟, 馬讓奎, 閆瑞, 劉欣 申請人:陝西寶成航空儀表有限責任公司