MEMS陀螺仪驱动谐振频率的温度补偿方法

微机电系统(MEMS)陀螺的模态谐振频率和品质因子具有较强的温度敏感性,使得MEMS陀螺的输出零偏随温度漂移。为了解决零偏随温度漂移问题,提出了一种基于MEMS微机械陀螺的驱动谐振频率做温度基准的零偏温度补偿方法。温度在-40～60℃范围内变化,经多次循环测量陀螺零偏,获得零偏与温度之间的变化关系,并在此基础上,对零偏进行建模分析。利用谐振频率与温度的线性关系,以驱动谐振频率为温度参考,对陀螺零偏进行实时温度补偿。实验结果表明:上电零偏稳定性由补偿前的143. 81°/h变为补偿后的26. 51°/h,降低了5. 42倍;温度在-40～60℃范围内变化,补偿前后的零偏稳定性分别为1368. 05°/h和62. 86°/h,降低了22倍。     

基于集成温度传感器的硅微陀螺仪数字化温度补偿研究

提出了一种基于集成温度传感器的硅微陀螺仪数字化温度补偿方法。首先,介绍了集成温度传感器的硅微陀螺仪基本结构原理,分析了硅微陀螺仪动力学方程以及温度变化对硅微陀螺仪谐振频率、品质因数、标度因数和零偏的影响。然后,设计了基于FPGA的硅微陀螺仪数字化补偿电路。最后,经过温度特性实验得到标度因数和零偏随温度变化曲线,建立了温度补偿模型,提出分段温度补偿方法。经过温度补偿后,标度因数和零偏的温度系数分别由316.66×10-6/℃和366.22°/(h·℃)减小为69.67×10-6/℃和115.25°/(h·℃),证明了补偿方法的正确性和可行性。     

MEMS微机械陀螺温度特性分析与建模

针对MEMS微机械陀螺的零偏随温度变化波动较大的特性,通过建立MEMS陀螺零偏随温度变化之间的误差模型,在温度范围为-20℃~60℃温箱试验下,分析MEMS陀螺的零偏输出变化,经去除野值后使用建立的误差模型对零偏进行补偿,结果表明,MEMS陀螺仪因温度引起的零偏从最大约为160°/h,经补偿后降至约为10°/h。该温度误差模型使MEMS陀螺的全温区零偏特性得到了一定程度的提升,为提高之后的导航精度打下基础,具有一定的工程价值。     

光纤陀螺零偏漂移的温度特性与补偿

光纤陀螺的主要器件(如光纤环圈、宽带光源)易受周围温度变化的影响,导致陀螺输出产生较大漂移,严重影响测量精度。因此,需要采取措施降低光纤陀螺随温度零偏漂移。首先,根据光纤陀螺的工作原理,对光纤陀螺零偏漂移产生的机理和温度特性进行了分析,阐述了光纤零偏漂移的温度特性。其次,设计完成了在-40～+60℃范围内的光纤陀螺静态零偏测试试验。试验数据表明,不同温度和温度变化率会对陀螺的零偏造成影响。再次,采用回归分析法建立了光线陀螺零偏漂移的温度模型,并利用该模型对光纤陀螺零偏进行补偿。该模型是考虑温度和温度变化率的二阶多项式模型。最后,对光纤陀螺零偏漂移的补偿效果进行了试验验证,证明补偿后零偏漂移稳定性提高了69%左右。该补偿方法与BP神经网络、受控马尔科夫链模型、模糊逻辑等方法相比,具有计算量小、利于工程化应用的优点。     

大温差应用环境下的MEMS陀螺零偏补偿研究

MEMS陀螺的工艺特点决定了其零偏随温度呈现非线性变化的特点。针对工业现场实际应用环境温度变化范围大、分段补偿模型断点处不连贯和补偿温度范围小等问题,提出了一种新型的无需分段、全温度区间线性回归补偿模型;并且针对MEMS陀螺启动不稳定性因素对零偏造成的影响,改进的补偿模型可有效抑制陀螺上电时刻的零偏。经过实验验证:该模型补偿后的数据较陀螺原始数据零偏提高了将近3个数量级,从2.9027°/s提高到0.0091°/s,并且该算法相对简单易于编程实现,具有很好的工程实用价值。     

基于驱动频率的硅微陀螺零偏补偿方法研究

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-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。     

机抖激光陀螺的零偏的实时温度补偿方法研究

研究了机抖陀螺的零偏和温度的关系.通过重复性温度实验,利用逐步回归法得到了温度补偿模型,并对模型的实用性进行了实验验证.结果表明,机抖陀螺的零偏和温度、温度梯度及温度速率有关,得到的温度补偿模型可以对陀螺的零偏进行实时补偿,可以提高陀螺的精度.     

杯形陀螺的温度性能与补偿方法研究

温度变化严重影响了杯形陀螺的使用精度,为了消除或减小温度对杯形陀螺性能的影响,首先从理论上分析了温度对陀螺性能的影响机理,在此基础上提出了一种基于陀螺内部信号对杯形陀螺进行温度补偿的方法;通过大量的温度实验,从工程应用实际出发,分别建立了陀螺的零偏-温度、零偏-驱动电压以及零偏-频率的多项式模型,并利用上述模型对陀螺进行了补偿,分析了补偿结果。实验证明,所述方法能显著提高杯形陀螺的温度性能。     

金属壳体振动陀螺的多参数温度补偿技术研究

金属壳体振动陀螺具有结构简单、精度高、体积小、可靠性高、寿命长等显著优势,在军用和民用领域都有广阔的应用前景。由于受材料特性影响,金属壳体谐振结构的Q值很难达到极高的水平,使得金属壳体振动陀螺的零偏漂移受温度的影响比较显著。传统的温度补偿方法存在滞回效应,补偿效果不理想。针对该问题,提出了一种多参数温度补偿方法。理论分析结果表明,力反馈模式下,阻尼不均匀变化是引起陀螺零偏漂移的主要因素。根据理论分析结果,选取正交反馈量、温度、驱动电压等三个变量作为补偿量;通过全温区测试,建立陀螺零偏漂移与补偿量的数学模型,利用该模型对陀螺零偏漂移进行补偿。补偿后,陀螺的全温区零偏漂移由补偿前的300 (°)/h减小为10 (°)/h,而采用传统温度补偿方法后的零偏漂移为35(°)/h,验证了该方法的有效性。     

非平面腔四频差动激光陀螺的温度补偿

为了减小温度对非平面腔四频差动激光陀螺的影响,对不同变温条件下的补偿模型进行了研究.首先进行了静态温度实验,补偿后零偏的标准差为0.01(°)/h.然后进行了1℃/min高低温循环、1℃/min-5℃/min随机变温和急剧升降温三种条件下的动态变温实验,分别建立了三个温度补偿模型A、B、C.前两种变温条件下的零漂能够得到较好的补偿,但急剧升降温时尽管陀螺体实际温度变化不大,补偿效果却最差.在上述三个补偿模型中,温度变化率所起作用从A-C越来越大,表明变温速度越快,陀螺体温度不平衡越大,增大了补偿难度.因此,为了增强补偿效果,除了减小陀螺本体的温度敏感性外,还要尽量减小变温过程中陀螺体上的温度梯度.     

环形激光陀螺的零偏热效应补偿模型

热效应对激光陀螺零偏的影响非常明显且难以精确建模。根据对环形激光陀螺的大量温度试验的数据,分析了温度变化、温度梯度与温变速率对陀螺零偏漂移影响的规律,进而提出了一种适用于工程应用的环形激光陀螺的零偏热效应补偿方法。经试验验证,此模型能在一定程度上改善热效应对环形激光陀螺零偏稳定性的影响,为建立最后的误差补偿模型,进一步提高环形激光陀螺的精度打下基础。     

热荧光分析仪温度传感器的研究

采用J型热电偶,设计了一种用于热荧光分析仪加热板温度测量的温度传感器。该传感器的设计主要通过对热电偶分度表进行线性回归分析,根据分析结果搭建热电偶测量电路,实现了±0．4℃的温度测量精度。同时,采用PN结法对热电偶的冷端温度变化进行补偿,通过线性回归分析,对补偿电路的输入一输出特性进行近似化处理,将温度补偿精度由±0．5℃提升到了±0．2℃。设计结果表明,该温度传感器精度高,线性度好,能够满足热荧光分析仪的测温要求。     

硅微机械振动陀螺零偏温度补偿研究

在对某型硅微机械振动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,并用该模型对新测的试验数据进行了预测补偿.补偿结果表明:硅微机械陀螺经该模型补偿后零偏可以减少一个数量级,补偿效果明显.     

Box-Jenkins模型偏差补偿方法与其他辨识方法的比较

对于存在相关噪声干扰的Box—Jenkins系统,本文借助于偏差补偿原理,推导了一个偏差补偿最小二乘(BCLS)辨识方法;理论分析说明BCLS方法能够给出系统模型参数的无偏估计,并将提出的方法与递推增广最小二乘算法和递推广义增广最小二乘算法进行了比较研究;用仿真试验分析了这些算法的各自特点和适用范围。     

基于红外技术的超速离心机测温系统研究与设计

超速离心机转子需要在高真空环境下高速运行,传统的接触式测温会产生较大的误差。根据红外测温的原理,采用红外热电堆传感器测量转子的温度,介绍了红外测温系统的总体设计和测量电路硬件设计,并重点研究了环境温度与转子材料发射率对测量精度的影响,采用了相应的补偿算法来提高精度.经仿真实验和实际测试表明:该系统能满足超速离心机的温控要求。     

基于ARM的智能汽车电子节气门控制平台

根据最新电子节气门系统组成及功能需求,进行了多用途电子节气门控制平台的开发.完成了基于ARM的控制平台硬件设计,开发出基于μC/OS-II嵌入式操作系统的软件控制平台.调试与实验结果表明该控制平台设计合理、性能稳定、可靠性高.     

微机械陀螺仪温度特性及补偿算法研究

微机械陀螺是近代发展起来的一种角速率传感器,与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、价格便宜等特点,但其性能受环境温度的改变影响很大。通过分析温度变化对微机械陀螺仪的影响,推导出陀螺输出、驱动轴相位与温度的关系,提出了一种无温度传感器的新型补偿算法,经温度实验补偿后的陀螺温度漂移减小到补偿前的5%,为微机械陀螺的性能改善提供了一种新的途径。