[發(fā)明專利]基于諧振頻率的硅微諧振式加速度計在線溫度補(bǔ)償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710505734.9
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107389979B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏生;張婷;彭心悅;黃麗斌
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01P15/097
• 分類號: G01P15/097
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 曾教偉

1.一種基于諧振頻率的硅微諧振式加速度計溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：硅微諧振式加速度計有兩個諧振梁，分別記為第一諧振梁和第二諧振梁；在零加速度信號輸入情況下，在環(huán)境溫度-40～60℃變化范圍內(nèi)，對硅微諧振式加速度計的兩個諧振梁諧振頻率進(jìn)行測量，取得兩諧振梁諧振頻率平方和隨溫度變化的單調(diào)關(guān)系曲線和諧振頻率差隨溫度變化的單調(diào)關(guān)系曲線；

S2：在零加速度信號輸入情況下，標(biāo)定諧振梁諧振頻率平方和與諧振頻率差單調(diào)變化關(guān)系曲線，此時諧振梁的諧振頻率差變化值為溫度引起的偏移頻率；

S3：使用所述硅微諧振式加速度計進(jìn)行加速度測量，獲取第一諧振梁的諧振頻率f₁和第二諧振梁的諧振頻率f₂，以及此時諧振梁的諧振頻率差Δf；

S4：計算第一諧振梁諧振頻率f₁和第二諧振梁的諧振頻率f₂的平方和，根據(jù)步驟S2獲得的單調(diào)變化關(guān)系曲線得到諧振梁的諧振頻率平方和變化值對應(yīng)的溫度引起的偏移頻率；

S5：硅微諧振式加速度計諧振梁的諧振頻率差是由加速度信號引起的頻率差Δf和由溫度引起的頻率偏移Δf'兩部分相加而成，即溫度補(bǔ)償后的第一諧振梁和第二諧振梁的頻率差為：

Δf_compensation＝Δf+Δf' (1)

S6：計算被測量的加速度信號a_cc為：

a_cc＝Δf_compensation/S_F (2)

式(2)中S_F為硅微諧振式加速度計的標(biāo)度因數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于諧振頻率的硅微諧振式加速度計溫度補(bǔ)償方法，其特征在于：所述步驟S1具體包括如下步驟：

S1.1：在環(huán)境溫度-40～60℃變化范圍內(nèi)，標(biāo)定s個溫度點(diǎn)；

S1.2：在零加速度信號輸入情況下進(jìn)行如下實(shí)驗：在每個溫度點(diǎn)上采集第一諧振梁的諧振頻率、第二諧振梁的諧振頻率和兩諧振梁的諧振頻率差；

S1.3：重復(fù)執(zhí)行步驟S1.2的實(shí)驗，累計執(zhí)行步驟S1.2的實(shí)驗次數(shù)為t次；

S1.4：對每個溫度點(diǎn)下的諧振頻率平方和與諧振頻率差取平均為：

式(3)、(4)中，i＝1,2,3...s，j＝1,2,3...t，f_1i,j為第一諧振梁在第i個溫度點(diǎn)上第j次重復(fù)實(shí)驗時測得的諧振頻率，f_2i,j為第二諧振梁在第i個溫度點(diǎn)上第j次重復(fù)實(shí)驗時測得的諧振頻率，Δf_i,j為第一諧振梁在第i個溫度點(diǎn)上第j次重復(fù)實(shí)驗時測得的諧振頻率差；f_1i為第一諧振梁在第i個溫度點(diǎn)上測得的諧振頻率，f_2i為第二諧振梁在第i個溫度點(diǎn)上測得的諧振頻率；

S1.5：根據(jù)諧振頻率平方和平均值、諧振頻率差平均值和溫度的對應(yīng)關(guān)系，獲得兩諧振梁諧振頻率平方和隨溫度變化的單調(diào)關(guān)系曲線和諧振梁諧振頻率差隨溫度變化的單調(diào)關(guān)系曲線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧振頻率的硅微諧振式加速度計溫度補(bǔ)償方法，其特征在于：所述步驟S2為，對諧振梁在每個溫度點(diǎn)下的平均諧振頻率平方和以及平均諧振頻率差使用一次多項式擬合模型進(jìn)行擬合，得到硅微諧振式加速度計工作時諧振梁諧振頻率平方和與諧振頻率差的單調(diào)變化關(guān)系曲線：

Δf＝b₀+b₁·(f₁²+f₂²) (5)

使用最小二乘原理，獲得上式的系數(shù)b_n，n＝0,1。