基于驱动频率的硅微陀螺零偏补偿方法研究.pdf

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1、第25卷第5期传感技术学报V01．25No．52012年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2012ResearchontheClosed—LoopDrivingMethodoftheSiliconMicro-MachinedGyroscopeMANHaiou，XIAODingbang，Xuezhong。CHENZhihua，HOUZhanqiang。，(1．MilitaryRepresentativeOffice，GeneralArman~entDepartment，ChangdeHunan415007，Ch

2、ina；2．CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation，NationalUniv．ofDriseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Anewtemperaturecompensationschemeisinvestigatedinordertoreducetheeffectoftheenvironmenttemperaturewhichhavegreatinfluencetothebiasofsiliconmicro—machinedgyroscope．Byre

3、searchonthetemperaturecharacteristicsofdrivefrequency，theperfectlinearrelationbetweendrivefrequencyandtemperatureisf0und．Consequently．withsomecalibration．thedrivefrequencycanbeusedasagaugeoftheinnertemperatureofgyroscopechip，whichsolvestheinaccuratenessandhysteresisqualityoftradi

4、tionaltemperaturetransducer．Themodelbetweendrivefrequencyandbiasisestablishedandtaketemperaturecompensationverificationonthebiasofsiliconmicro—machinedgyroscope．Theexperimentshowsthatbiastemperaturesensitivenessisadvancedfrom0．053。／(S·c【二)to0．00244。／(S·)between一40to60℃，whichimpro

5、vethebiastemperaturecoeficientinthewholetemperaturerange．Keywords：siliconmicro—machinedgyroscope；bias；temperaturecompensation；drivefrequencyEEACC：7630；2575doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．05．014基于驱动频率的硅微陀螺零偏补偿方法研究满海鸥，肖定邦，吴学忠，陈志华，侯占强(1．总装驻常德地区军代室，湖南常德415007；2．国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙4

6、10073)摘要：针对硅微陀螺的零偏受环境温度影响比较敏感的问题，研究了一种新的温度补偿方案。通过研究驱动频率的温度特性，发现驱动频率与温度之间存在很好的线性关系，经过适当的标定，驱动频率可以作为内置温度传感器取代传统的温度传感器，解决了传统传感器温度不准确和测量滞后的问题。建立了驱动频率与零偏的模型，对硅微陀螺的零偏进行了温度补偿验证。验证试验表明，在一40℃60℃全温区范围内，零偏温度灵敏度由0．053。／(S·℃)提高到0．00244。／(s·℃)，有效地改善了全温区的零偏温度系数关键词：硅微陀螺：零偏；温度补偿；驱动频率中图分类号：TP212．1

7、文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)05—0624—04与传统的石英微陀螺相比，硅微陀螺采用薄硅模型，补偿后提高了陀螺的零偏稳定性。文献『3—片作为衬底．可以实现微结构的制作与半导体加工4]采用在光纤陀螺光纤环的内壁和外壁放置温度工艺匹配，符合微机械陀螺的未来发展趋势。由于传感器的办法来考察温度与零偏的关系，建立了光硅材料的热敏特性，外界环境温度变化时，会引起硅纤陀螺零偏温度误差模型．补偿后有效改善了光纤材料物理特性发生变化．从而导致硅微陀螺结构参陀螺的温度性能。而采用MEMS(微机电系统)技数发生变化。温度误差是硅微陀螺的主要误差来源

8、术的硅微陀螺体积较小，采用外置温度传感器会增之一。当温度变化时．硅微陀螺的零偏会