激光陀螺组合零偏温度补偿研究

温度是影响激光陀螺零偏的重要因素。将激光陀螺零偏分成与温度无关的常值零偏和与温度有关的趋势项零偏两部分,常值零偏可通过标定实验补偿。对于趋势项零偏,在-40～+60℃全温范围内,通过大量的重复性温度实验,建立了趋势项零偏与温度变化的分段多项式回归模型。运用该模型对高低温实验数据进行补偿,然后进行标定补偿,补偿后结果表明,基本上消除了陀螺零偏,且满足工程上的实时性要求。因此,该补偿方法具有很强的工程实用价值。     

光纤陀螺温度漂移建模与补偿

分析了光纤陀螺温度漂移产生的基本原理及其主要的影响因素.在对某型光纤陀螺进行大量高低温环境试验的基础上,根据试验数据,建立了一种零偏温度补偿模型.采用最小二乘逼近的方法,确定了模型参数,实现了对该陀螺零偏的补偿.通过对未参加建模的试验数据进行补偿,进一步验证了模型的正确性和通用性.实验结果表明,光纤陀螺经模型补偿后零偏基本可以减小2个数量级,零偏稳定性可以改善近80%,完全满足实时补偿的要求,具有较强的工程实用价值.     

石英挠性加速度计温度补偿方法研究

石英挠性加速度计的输出受温度影响,其温度特性具有复杂的函数特征。该文对加速度计零偏提出了一种温度补偿法,建立了基于温度和温度梯度的联合多项式补偿模型,设计出相应的试验方法计算补偿参数。通过试验验证,此方法简明有效,可补偿因温度变化引起的石英挠性加速度计的零偏影响,达到提高系统温度环境适应性的目的。     

基于多模型集成算法的光纤陀螺温度补偿及实现

为降低光纤陀螺因温度效应产生的零偏漂移,以基于最小二乘法的多项式补偿模型和经遗传算法优化后的BP神经网络模型(GA-BP)为基学习器,通过集成学习算法建立了光纤陀螺的温度补偿模型,并对补偿后的光纤陀螺进行在线温度补偿实验。实验结果表明,该模型在-40～+60℃温变环境下将光纤陀螺的全过程零偏漂移降低了85%以上,且补偿后的启动段零偏输出均值更接近零位。     

基于PSO优化RBF神经网络的MEMS陀螺温度补偿

针对微电子机械系统(MEMS)陀螺温度变化影响其零偏误差的问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)和径向基函数(RBF)神经网络的陀螺零偏补偿方法.通过RBF神经网络对预处理后的陀螺零偏的温度误差建立模型,用PSO 搜索RBF神经网络的最优参数来提高其泛化能力后,将PSO-RBF神经网络最优参数用于补偿陀螺零偏.实验结果证明了该算法的有效性,经PSO-RBF神经网络算法补偿后,MEMS陀螺零偏的最大误差从0.046(°)/s减小到0.003 4(°)/s,标准差从0.042 7(°)/s减小到0.001 3(°)/s,有效提升了陀螺的零偏稳定性.     

一种新的MEMS陀螺温度误差建模与补偿方法

为了减少温度对微机电系统(MEMS)陀螺仪测量精度的影响,改进了一种不需要测量温度的MEMS陀螺温度误差建模与补偿方法。该方法首先通过多项式拟合得到MEMS陀螺全温区零偏与温度的多项式模型,并根据最小二乘法原理确定模型阶数,然后通过分析温度对驱动轴相位的影响,得到驱动轴相位的温度模型,最后得到零偏与驱动轴相位的多项式拟合模型并针对该模型对陀螺零偏进行补偿。实验结果表明,该方法能降低温度造成的陀螺误差,提高MEMS陀螺的使用精度。     

基于插值法的MEMS陀螺温度补偿方法

温度对微机电系统(MEMS)陀螺零偏影响较大,是影响其测量精度的主要因素之一。该文通过温度循环试验,建立了陀螺零偏与温度间的关系。采用多元逐步回归法和温度分段插值法建立了陀螺零偏温度补偿模型。试验结果证明,两种方法均能准确地反映陀螺零偏随温度变化的情况,且温度分段插值法可以消除明显的趋势项。与多元逐步回归法相比,补偿后全温零偏误差的峰峰值由0.025 (°)/s减小到0.015 (°)/s,全温零偏稳定性由32.9 (°)/h提高到14.2 (°)/h。     

二频机抖激光陀螺小范围温度漂移补偿模型的研究

从实验上研究了环境温度变化在10℃范围内二频机抖陀螺的零偏和温度的关系。通过大量高低温环境的重复性温度实验，利用逐步回归法建立了一种零偏温度补偿模型，并对该模型的补偿效果进行了实验测试。结果表明，在小范围内二频机抖陀螺的零偏和温度、温度梯度及温度速率有较好的线性关系和重复性，可以通过建立温度补偿模型来提高陀螺的精度，而且该模型完全满足工程上的实时补偿要求。     

光纤陀螺在机载光电稳定平台中的应用

通过试验方法掌握机载光电稳定平台所用光纤陀螺零偏电压、标度因数等主要指标随温度变化情况及其对陀螺性能影响,采用最小二乘法找到它们的变化规律,利用数学模型对它们随温度的变化加以补偿,为在机载光电稳定平台应用奠定基础.     

捷联惯导系统中光纤陀螺温漂补偿研究

针对捷联惯导系统中光纤陀螺零偏在快速启动和不同温度条件下漂移较大的问题,从理论和大量试验上研究了其静态时、温漂特性,建立了影响导航系统姿态精度的温度漂移误差补偿的数学模型,并给出了模型参数.试验结果表明,该光纤陀螺零偏的温度输出特性具有较好的重复性,补偿后其在全温工作范围内的航向和姿态保持精度达到0.5(°)/300 s,较补偿前提高了60%以上,并将准备时间由原来的3 min缩短到10 s内,满足某型弹载系统要求.     

石英微机械陀螺敏感芯片的结构解耦特性研究

石英微机械陀螺敏感芯片通常采用双端音叉结构,驱动音叉和检测音叉的振动耦合误差是其主要误差源。对双端音叉结构陀螺敏感芯片进行了结构解耦设计仿真,分析了芯片安装区对检测音叉振动特性的影响。通过解耦设计,减小了零偏误差信号,提高了陀螺敏感芯片的稳定性。     

微石英音叉陀螺精度受参数变化影响的研究

电子元件的参数变化是影响微石英音叉陀螺精度的重要原因之一,该文论述了模拟开关参数变化对陀螺精度的影响,提出了一种新的相敏解调法及相敏解调电路,进行了与常规方法的对比试验,列举了两种方法的陀螺的零位偏置变化、零位稳定性、标度因数温度灵敏度及非线性度等指标的测量数据。试验结果表明,采用新方法的陀螺性能优于常规方法,可消除模拟开关参数变化对陀螺精度的影响。     

石英音叉陀螺最佳谐振频率点的分析与控制

分析了石英音叉陀螺驱动端叉指振动速度幅值在3个不同谐振频率点的稳定性,实现了最佳谐振频率点的控制。首先根据机电等效理论得出陀螺等效电路中串联支路电流等效于音叉振动速度;然后分析了串联支路导纳的幅频特性,得出在串联谐振频率点处音叉振动速度幅值受频率抖动影响最小的结论;但实际求得的谐振频率点与真实谐振频率点之间存在差别。设计移相电路,调整移相电路的阻容值使陀螺工作在不同的谐振频率点,通过比较可以看出在真实串联谐振频率点处陀螺驱动端叉指振动最稳定;调整移相电路的阻容值使其产生3.78°的相移可使陀螺工作在真实串联谐振频率点处。     

基于光纤陀螺温度漂移误差补偿方法研究

惯性导航系统中光纤陀螺的漂移受温度变化影响显著,导致其在导航系统中的应用受到各种制约。该文提出了一种软件上的温度补偿法,建立基于光纤陀螺多参量联合多项式温度补偿模型,并设计相应的试验方法对陀螺仪的漂移进行了温度补偿。试验证明,提出的温度模型准确有效,可补偿因温度变化引起的光纤陀螺仪的漂移影响,达到提高系统的导航精度及温度适应性的目的。     

石英微机械陀螺敏感器件的可靠性分析

石英微机械陀螺敏感器件通常采用一体式音叉结构,具有较高的可靠性,但由于在敏感芯片中设计了挠性结构,挠性结构的参数及加工质量是影响器件可靠性的关键因素。分析了敏感芯片挠性结构在外力作用下的应力分布及结构缺陷对其影响,分析了其失效模式。试验结果验证了分析的准确性,分析结果可作为改进敏感器件可靠性的依据。     

BP神经网络在半球谐振陀螺仪零偏温度补偿中的应用

半球谐振陀螺仪(HRG)的核心部件(半球谐振子)容易受到温度变化的影响,从而导致陀螺仪输出产生漂移,很大程度上限制了半球谐振陀螺仪精度的提升,因此需要对陀螺仪零偏进行补偿。首先结合半球谐振陀螺仪的工作原理对其零偏漂移产生的机理进行分析,利用最小二乘法和反向传播(BP)神经网络建立了半球谐振陀螺仪零偏漂移模型,同时利用建立的模型进行了零偏补偿,补偿效果显著。实验结果表明:补偿后零偏稳定性相较于补偿前和最小二乘法分别提高了80%和60%以上,BP神经网络有着比最小二乘法更优的非线性拟合能力。     

捷联惯性导航系统中陀螺仪温度补偿技术的应用

大量的实验研究已证明温度的变化是影响陀螺仪误差主要因素之一。为了抑制陀螺仪温度变化带来的误差影响,本文首先根据实验数据辨识出器件的温度模型,然后推导出相应的补偿模型进行温度补偿,并采用Kalman滤波技术降低温度测量的噪声,从而提高陀螺仪稳定性。     

微机械陀螺零偏温度梯度建模

针对微机械陀螺在启动过程中与达到热平衡后的温度特性不一致的特点开展温度梯度建模研究工作.实验表明陀螺在启动过程中由于内部温升引起的相对环境温度的梯度变化成为了影响陀螺精度的主要因素.为了抑制陀螺的初始热漂移,分析了不同的开机起始温度点下陀螺补偿模型参数与温度的关系,提出了一种基于起始工作温度点计算模型参数的算法,并进行了补偿.结果表明陀螺零偏随温度基本保持不变,零偏稳定性由补偿前的76.942℃/h改善为8.687℃/h,性能提高了一个数量级.     

一种用于电容型体硅微陀螺的低噪声读出电路芯片

读出电路位于微传感器系统信号通路的最前端,是决定系统性能的关键因素。本文针对音叉式体硅微陀螺的具体应用,提出了一种低噪声电容读出电路,芯片采用斩波技术降低了电路的低频1/f噪声、失调电压以及参考电压失配的影响,提高了读出电路的分辨率和动态范围;提出一种噪声电荷转移的分析方法,用于分析和预测读出电路的噪声性能;建立一种简化的微陀螺传感器仿真模型,用于模拟读出电路对微传感器的响应。读出电路在0.35 m 2P4 M 标准CMOS工艺下设计流片,并与微传感器进行了联合应用,芯片面积为22.5 mm2,在5 V电源电压,100 kHz的时钟频率下,实现了4 aF的电容分辨率和94 dB的动态范围。