[发明专利]一种MEMS陀螺仪标度因数温度补偿方法

说明书

本发明属于测温技术领域，具体涉及一种MEMS陀螺仪标度因数温度补偿方法。在全温范围变化下，采集恒定角速度输入下的陀螺输出与温度传感器输出，建立标度引述得三阶静态温度模型，建立标度因数残差值得一阶动态温度模型确定标度因数残差值，得出标度因数温度动态拟合值，最后得出补偿后的陀螺角速度输出，本方法能够提高全温范围内标度因数补偿效果，大大改善了补偿精度。具体的标度因数温度补偿方法是进行全温动态匀速温变速率后，使得陀螺能经历所有温度状态，再有选择性的选取常用静态温度点进行静态测试。

技术领域

本发明属于测温技术领域，具体涉及一种MEMS陀螺仪标度因数温度补偿方法。

背景技术

微机械石英音叉陀螺对温度变化比较敏感，温度变化会对其标度因数产生较大的影响。在实际工程应用中，微机械石英音叉陀螺温度特性分析和标度因素的温度补偿技术是解决陀螺标度因素稳定性的有效方法。由于石英晶体材料的固有温度属性以及陀螺电路中电路元器件和集成芯片的温度特性，很难通过内部电路反馈控制音叉陀螺抵消温度的变化对陀螺造成的影响，且工艺复杂。通常采用后级电路补偿方案，虽然采用模拟电路的补偿方法可以改善温度变化对陀螺标度因数的影响，但是工程上实现不便，考虑到陀螺采用数字输出，所以一般采用数字补偿方案。

当前MEMS陀螺仪标度因数补偿方法主要涉及的关键技术和当前存在的问题如下：

在实验室条件下，测量陀螺的温箱内的温度一般以匀速率变化，陀螺仪的标度因数采用多项式拟合方法对温度变化予以补偿。利用温控试验箱匀速升降温，使得音叉陀螺匀速历经每个温度点并有一定时间与温箱达到温度动态平衡，但是通过该方法建立的是音叉陀螺的静态温度模型,对陀螺敏感器件与环境温度动态变化之间的关系没有考虑在内，显然只采用多项式拟合方法在实际应用中的补偿效果还存在一定的缺陷。在实际环境温度中，器件对于外界动态环境的敏感存在滞后，环境温度速率变化会影响陀螺仪标度因数误差。环境温度速率变化可以有效补偿陀螺标度因数随温度的变化误差，虽然高阶的补偿能够使补偿结果更加精确，但同时也会使补偿模型更复杂和不稳定，这影响了补偿模型的实际工程应用，因此如何获得准确的动态温度参数系统，是温度建模补偿的一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MEMS陀螺仪标度因数温度补偿方法，其精度较高，能够补偿环境温度速率变化对陀螺仪标度因数带来的影响。

本发明的技术方案如下：

一种MEMS陀螺仪标度因数温度补偿方法，该方法包括以下步骤：

1)在全温范围变化下，采集恒定角速度输入Ω下的陀螺输出V_out与温度传感器输出T；

2)建立标度引述得三阶静态温度模型

k₀——陀螺标度因数零次项系数；

k₁——陀螺标度因数一次项系数；

k₂——陀螺标度因数二次项系数；

k₃——陀螺标度因数三次项系数；

K_SF(T)为三阶陀螺因数拟合值；

3)建立标度因数残差值得一阶动态温度模型

其中，ΔK_SF(dT/dt)为标度因数残差值；k_T/t为温度标化率一次项拟合系数；

4)建立标度因数的温度补偿模型，公式如下：