扭摆式硅微加速度计性能补偿方法研究

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1、SOOCHOWUNIVERSITY研究生姓名指导教师姓名专业名称研究方向信息获取与替能处理技术论文提交日期2015年4月扭摆式硅微加速度计性能补偿方法研究中文摘要扭摆式硅微加速度计性能补偿方法研究中文摘要硅微机械加速度计是惯性测量和导航系统的关键元件之一，在航空航天、高铁机车、消费电子和医疗设备等领域具有广阔的应用前景。然而，加速度计性能受制造工艺、内部结构、外部环境等因素影响，其中受环境温度的影响尤为突出，因此研究如何提高加速度计输出精度及稳定性能具有重要的实用价值和工程意义。本文针对某型号扭摆式硅微加速度计，开展了一系列误差建模和补偿方法技术研究，主要工作包括：（1

2、）根据扭摆式硅微加速度计的结构和工作原理，从理论上分析了扭摆式硅微加速度计的温度特性，并介绍了硅微加速度计的性能参数及测试方法。（2）采用多项式拟合、BP神经网络拟合和小波神经网络拟合建立扭摆式硅微加速度计的温度补偿模型和非线性补偿模型，总结了三种方法对加速度计补偿的优缺点，为器件应用选择补偿方法提供指导。（3）设计了基于STM32的扭摆式硅微加速度计补偿电路系统，包括硬件系统设计和软件系统设计。（4）设计了基于LABVIEW的SD6068加速度计自动化数据采集系统。（5）在参考相关惯性器件测试标准的基础上，对扭摆式硅微加速度计进行了实时性能补偿测试。经过多项式拟合补偿

3、之后，加速度计的非线性度、标度因数温度系数和全温零偏极差分别由17275ppm、298.3ppm/℃、98.13mg降低到662ppm、18.43ppm/℃、10.09mg。经过BP神经网络拟合补偿后，三个参数分别降低为88ppm、35.52ppm/℃、10.70mg。结果证明：多项式拟合和BP神经网络拟合建立温度模型的正确性和有效性，补偿技术方法同样适合于其它敏感传感器，具有广阔的应用前景。关键词：扭摆式硅微加速度计；温度补偿；非线性补偿作者：杨志梅指导教师：徐大诚IAbstractResearchofCompensationMethodforPendulousMic

4、roMachinedSiliconAccelerometerResearchofCompensationMethodforPendulousMicroMachinedSiliconAccelerometerAbstractMicromechanicalsiliconaccelerometeristhekeycomponentsofinertialmeasurementandnavigationsystem,whichisofferedabroadapplicationprospectintheaerospace,high-speedrail,consumerelectr

5、onicsandmedicalequipment,etc.However,theperformanceofaccelerometerisaffectedbymanufacturingprocess,internalstructureandexternalenvironment,especiallythetemperature,sotheresearchonhowtoimprovetheaccelerometeroutputprecisionandstableperformancehasimportantpracticalvalueandengineeringsignif

6、icance.Aparticularmodelofpendulousmicromachinedsiliconaccelerometeriscarriedoutaseriesoferrormodelingandcompensationmethodtechnologyresearchinthepaper.Mainworkisincluded:(1)Accordingtothestructureandworkingprincipleofpendulousmicromachinedsiliconaccelerometer,thetemperaturecharacteristic

7、ofaccelerometerisanalyzedtheoretically.Theperformanceparametersandtestmethodofmicromachinedsiliconaccelerometerisintroduced.(2)Thetemperaturecompensationmodelandnonlinearcompensationmodelofpendulousmicromachinedsiliconaccelerometerareestablishedbypolynomialfitting,BPneura