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微机械加速度计温度系统的测试与标定方法
【专利摘要】提供一种微机械加速度计温度系统的测试与标定方法，根据其工作原理和技术特点，通过试验和拟合计算得到用于温度补偿的数学模型，进而在系统应用时提高微机械加速度计性能和环境适应性。采用本发明操作简单可靠，拟合精度高，可间接有效地解决微机械加速度计输出受温度影响变化大的问题，拓展微机械加速度计的工程应用范围。
【专利说明】微机械加速度计温度系统的测试与标定方法

【技术领域】
[0001] 本发明属微惯性器件测试及应用【技术领域】，具体涉及一种微机械加速度计温度系 统的测试与标定方法，主要应用于机载导航系统、武器制导及民用各类微机械加速度计的 温度特性测试和标定，W提高微机械加速度计的性能与环境适应性。

【背景技术】
[0002] 目前，国内外W娃材料为基体的微机械加速度计普遍存在输出受温度影响变化大 的问题。解决该一问题的方法有两种：一是工作环境温度控制，二是应用系统中的温度补 偿。一般对于高精度的微机械加速度计（稳定性小于lXl(T 5g)，可采用温度控制的方法， 而对于中低精度的微机械加速度计，从成本和适用性考虑，若采用温度控制的方法，则成本 大幅攀升，因此有必要提出改进。


【发明内容】

[0003] 本发明解决的技术问题；提供一种微机械加速度计温度系统的测试与标定方法， 根据其工作原理和技术特点，通过试验和拟合计算得到用于温度补偿的数学模型，进而在 系统应用时提高微机械加速度计性能和环境适应性。
[0004] 本发明采用的技术方案：微机械加速度计温度系统的测试与标定方法，包含下述 步骤：
[000引1)开启温箱，设定温度75。当温度达到75C ±0. 5°C时，恒温比，然后微机械加 速度计通电，进行四位置测试并记录其偏值K。、标度因数Ki和温度值；
[0006] 2)微机械加速度计断电；
[0007] 扣降温至65C，恒温比，微机械加速度计通电测试并记录K。、Ki和温度值，断电；
[000引 4)按上述方法，逐次测试并记录55 °C、45 °C、35 °C、25 °C、15 °C、5 °C、 (TC、-5°C、-15°C、-25°C、-35°C和-45°C环境下偏值K。、标度因数Ki和温度值；
[0009] 5)升温，逐次测试并记录-45 °C、-35 °C、-25 °C、-15 °C、-5 °C、(TC、5 °C、15 °C、25 °C、 35 °C、45 °C、55 °C、65 °C和75 °C环境下偏值K。、标度因数Ki和温度值；
[0010] 6)分别计算降温和升温过程中同一温度值下的偏值K。、标度因数Ki的平均值；
[0011] 7)温度系数标定：对试验数据进行H阶非线性拟合，确定微机械加速度计的拟合 模型参数，然后对各项温度系数进行标定。
[0012] 本发明与现有技术相比操作简单可靠，拟合精度高，可间接有效地解决微机械加 速度计输出受温度影响变化大的问题，拓展工程应用范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1为本发明的工作原理示意图；
[0014] 图2为10001#微机械加速度计偏值的拟合温度曲线图；
[0015] 图3为10001#微机械加速度计标度因数的拟合温度曲线图；
[0016] 图4为10007#微机械加速度计偏值的拟合温度曲线图；
[0017] 图5为10007#微机械加速度计标度因数的拟合温度曲线图；
[0018] 图6为10001#微机械加速度计全温输出曲线图；
[0019] 图7为10007#微机械加速度计全温输出曲线图。

【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图1-7描述本发明的实施例。
[0021] W某型微机械加速度计为例，具体指标如下：工作电压；15V±0. 15V，直流，双向 供电；工作温度；-45°C?75C ;量程；± 15g ;偏值K。；-2. 5X 10-ig?2. 5X 10-ig ;标度因数 Ki ;220mV/g±20mV/g。
[0022] -、工作原理；如图1所示，微机械加速度计闭环系统主要由表头组件（含敏感质 量块的微结构）、检测放大电路和反馈电路等几部分组成。当加速度输入作用于敏感质量 块m形成惯性力，使微结构上电容极板发生位移，产生电容变化A C，检测放大电路将电容 变化AC转变为电压变化AV，反馈电路产生负反馈电压，加到微结构上W平衡惯性力的作 用，形成闭环系统。
[0023] 二、试验设备；1)带温度箱的垂直位置转台；2)微机械加速度计四位置测试系统 (也可用61/ 2精度的数字电压表手动测试、记录和计算）
[0024] H、温度系数测试方法
[0025] 为建立微机械加速度计的温度模型，首先应在各温度点下对其进行性能试验，具 体方法如下：
[002引 1)开启温箱，设定温度75。当温度达到75C ±0. 5C时，恒温比，然后微机械加 速度计通电，进行四位置测试并记录其偏值K。、标度因数Ki和温度值；
[0027] 2)微机械加速度计断电；
[002引扣降温至65°C，恒温比，微机械加速度计通电测试并记录K。、Ki和温度值，断电；
[0029] 4)按上述方法，逐次测试并记录 55 °C、45 °C、35 °C、25 °C、15 °C、5 °C、 (TC、-5°C、-15°C、-25°C、-35°C和-45°C环境下偏值K。、标度因数Ki和温度值；
[0030] 5)升温，逐次测试并记录-45 °C、-35 °C、-25 °C、-15 °C、-5 °C、(TC、5 °C、15 °C、25 °C、 35 °C、45 °C、55 °C、65 °C和75 °C环境下偏值K。、标度因数Ki和温度值；
[003。 6)分别计算降温和升温过程中同一温度值下的偏值K。、标度因数Ki的平均值。
[0032] 选取表号10001#和10007#的2只微机械加速度计进行试验，试验数据分别见表 1和表2。
[0033] 表1 ;10001#微机械加速度计温度曲线试验数据
[0034]

【权利要求】
1.微机械加速度计温度系统的测试与标定方法，其特征在于包含下述步骤： 1) 开启温箱，设定温度75°c，当温度达到75°C ±0. 5°C时，恒温lh，然后微机械加速度 计通电，进行四位置测试并记录其偏值&、标度因数&和温度值； 2) 微机械加速度计断电； 3) 降温至65°C，恒温lh，微机械加速度计通电测试并记录IV &和温度值，断电； 4) 按上述方法，逐次测试并记录55 °C、45 °C、35 °C、25 °C、15 °C、5 °C、 0°C、-5°C、-15°C、-25°C、-35°C和-45°C环境下偏值KQ、标度因数&和温度值； 5) 升温，逐次测试并记录 _45°C、_35°C、_25°C、_15°C、_5°C、0°C、5°C、15°C、25°C、 35°C、45°C、55°C、65°C和75°C环境下偏值心、标度因数&和温度值； 6) 分别计算降温和升温过程中同一温度值下的偏值&、标度因数&的平均值； 7) 温度系数标定：对试验数据进行三阶非线性拟合，确定微机械加速度计的拟合模型 参数，然后对各项温度系数进行标定。
【文档编号】G01P21/00GK104237565SQ201410513578
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】刘敬涛, 张蔚, 刘小舟, 马让奎, 闫瑞, 刘欣 申请人:陕西宝成航空仪表有限责任公司