一种MEMS加速度计温度模型辨识及温度补偿方法.pdf

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1、第24卷第11期传感技术学报Vol_24No．112011年11月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSNOV．2011AMethodofIdentificationofTemperatureModelandTemperatureCompensationfortheMEMSAccelerometerZHANGLifie，CHANGJi(CollegeofElectricPower，InnerMongoliaUniversityofTechnology，Hohhot010051，China)Abstract：Therelationshipbetween

2、thetemperaturemodelandthetiltangleofMEMSaccelerometeriSanalyzedinthispaper．Amethodtoidentifythetemperaturemodelwithoutplacingtheaccelerometerinsomepreciseangleisproposed，whichisrealizedonlywithacommontemperaturebox．Accordingtothetemperaturemodel，thetemperaturecompensationsoftwareisdesigned．Exp

3、erimentalresultsshowthemeasurestabilityoftheaccelerometerincreasesbyoneorderofmagnitudeandthemethodproposediseffective．ThetemperaturemodelhasbeenusedinasystemformeasuringheadingandattitudeofsomeMUAV(Micro—UnmannedAirVehicle)，whichreducesstart-upperiodandimprovestheprecisionofattitudemeasuremen

4、t．Keywords：MEMS；accelerometer；temperaturecompensation；identificationforthemodelEEACC：7320Edoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．11．008一种MEMS加速度计温度模型辨识及温度补偿方法术张丽杰，常佶(内蒙古工业大学电力学院，呼和浩特010051)摘要：对MEMS加速度计的温度模型与其倾角的相关性进行分析，提出了一种无需精确控制加速度计位置，借助普通恒温箱即可完成的温度模型辨识方法，并根据辨识结果设计温度补偿软件方案。实验结果表明，温度补偿可使加速度计测量输出的稳

5、定性提高一个数量级，补偿效果明显，模型辨识方法有效。将温度模型用于某小型无人机航姿测量系统中，缩短了系统启动时间，并有效的提高了姿态测量精度。关键词：微机电系统；加速度计；温度补偿；模型辨识中图分类号：U666．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)11—1551一O5MEMS(MicroElectro—MechanicalSystem)加速度献[7—8]设计了独立的高精度温控盒，并借助分度计是微小型惯性导航系统中重要的传感器之一，其头辨识加速度计的温度模型；文献[9]采用温控转性能的优劣直接影响了惯导系统的导航精度。台和分度头辨识加速度计的温度模型；文献[10]

6、尽MEMS加速度计测量输出误差主要来源于制造工管采用六面体作为加速度计的安装基准，但仍需自艺、安装方法、外部环境等几方面，其中环境温度对制的温控箱才能在水平台面上完成翻滚实验。MEMS加速度计测量输出的影响尤为突出⋯，它也为了降低加速度计温度模型辨识对设备的依成为微加速度计工程应用中的一个关键问题。目赖，简化标定工作，本文将MEMS三轴加速度计粘前，常用局部温控和软件方法实现温度补偿。局部贴在高精度铝合金六面体上作为实验用测量模块温控通常需改变加速度计的内部结构、材料或增加(与实际应用的微惯性测量单元具有相同的结构模温度控制系统2]，实现复杂，所以工程中更多采用式)．对MEMS加速

7、度计的温度模型与其倾角的相软件方案进行补偿[6，补偿后可使加速度测量稳关性进行分析，提出了一种无需精确控制加速度计定性提高5—20倍_7，加]。软件补偿方案是以获得位置的温度模型辨识方法和相应的温度补偿软件方加速度计温度模型为前提的．通常需要设计专用的案．并用实验验证了补偿后MEMS加速度计测量输温控盒或复杂的测试设备进行模型辨识实验，如文出的稳定性。项目来源：装备预研重点基金项目(9140A09020507NM0201)；内蒙古高等学校科学研究重点项目(NJZZ11