反正弦法倾角传感器温度补偿研究.pdf

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1、2016年第35卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)13DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)05-0013--03反正弦法倾角传感器温度补偿研究何刚，高国伟，潘宏生，郝嵘(北京信息科技大学自动化学院，北京100101)摘要：带有加速度计的倾角传感器的温度补偿一直是影响精度的重要因素，基于反正弦法的温度补偿可以大大提高传感器的精度。设计过程中采用反正弦法计算输出角度数据，温度补偿时的数据用最小二乘法进行分析与处理。实验结果表明：通过反正弦法计算角度已经具有很高的精度；基

2、于反正弦法的温度补偿可以使精度更高。对比实验的结果证明了该方法的有效性和可行性。关键词：加速度计；反正弦；倾角传感器；温度补偿中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编号：1000--9787(2016)05--0013--03Research0ntemperaturecompensation0ftiltanglesensorD■aSen10narCSl●nemet·h●odl半。一HEGang，GAOGuo-wei，PANHong—sheng，HAORong(SchoolofAutomation，BeijingInformationScience&

3、TechnologyUniversity，Beijing100101，China)Abstract：Temperaturecompensationoftiltanglesensorwithaccelerometerhasbeenanimportantfactortoaffectprecision，andtemperaturecompensationbasedonarcsinemethodcangreatlyimproveprecisionofsensor．Indesignprocess，outputangledataiscalculatedbyusing

4、arcsinemethod，andtemperaturecompensationdataisanalyzedandprocessedbytheleastsquaremethod．Experimentalresultsshowthatthearcsinemethodforanglecalculationhashighprecision，andtemperaturecompensationbasedonthearcsinemethodcanmakeprecisionmorehigher．Theresultofcomparisonexperimentprove

5、sfeasibilityandeffectivenessoftheproposedmethod．Keywords：accelerometer；arcsine；tiltanglesensor；temperaturecompensation0引言不可计算项，并把输出电压变换为模数转换器产生的AD温度补偿一直是影响传感器精度的重要因素之一，相值，得到公式比一般的倾角传感器，带有加速度计的倾角传感器具有更AD=sin(0+)+(1)好的性能。由式(1)得倾角计算公式针对上述类型传感器，本文采用反正弦法计算输出角0=arcsinC(AD—)／)一(2)度可以有效提

6、高传感器的测量精度。在此基础上，利用最2温度补偿设计小二乘法做数据处理和曲线拟合进行温度补偿，将传感器基于反正弦法的倾角传感器在温度补偿时，首先求解的精度又提升了一个更高的等级⋯。研究结果证明，基于，K，0三个参数，计算过程如下：反正弦法的倾角传感器的温度补偿，已经满足了军事领域1)假设实验获得n个数据点(0，AD。)，⋯，(0，AD)；高精度的标准要求。将这n个数据点拟合在函数AD=sin(0+)+。附近，1传感器设计使得偏差平方和最小；以第i个点为例，偏差平方和公式为倾角传感器硬件设计以石英挠性加速度计为倾角敏感．P=∑(sin(O+)+Kl—AD)

7、。(3)元件，通过CS5532实现A／D转换，以ATmega128为MCU控制器，利用SPI接口实现与CS5532的通信，使用2)对式(3)求P关于，K。，0的一阶、二阶偏导，ADM2582E实现硬件通信协议的转换。可知满足最小二乘法的定义，同时一阶偏导的解即为符合软件设计采用c语言描述算法，其中，角度计算忽略要求的，，。根据一阶偏导的方程，可得收稿日期：2015-08-27}基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271047)；北京市属高校创新能力提升计划资助项目(TJSHG201310772026)14传感器与微系统第35卷n1)获得精确的AD值，

8、即对单一传感器采集的初始数fo=2∑0++l-AD)sin(0+)l据进行处理。