一种石英加速度传感器的温度补偿方法

摘要

本发明公开了一种石英加速度传感器的温度补偿方法，依次包括以下步骤：A：利用高次非线性函数表示石英加速度传感器输出的最大值和最小值随温度变化的规律，建立最大值补偿数学模型和最小值温度补偿数学模型；B：建立零值温度补偿数学模型；C：获取石英加速度传感器最大值和最小值采样数据，求出最大值温度补偿数学模型和最小值温度补偿数学模型的参数；D：获取石英加速度传感器零值输出采样数据，求出零值温度补偿数学模型参数：E：对石英加速度传感器输出进行归一化操作。本发明能够实现对石英加速度传感器在高温下的温度补偿，使石英加速度传感器在高温下仍保持较高的精度。

主权项

一种石英加速度传感器的温度补偿方法，其特征在于，依次包括以下步骤：A：利用高次非线性函数表示石英加速度传感器输出的最大值和最小值随温度变化的规律，建立最大值补偿数学模型和最小值温度补偿数学模型，公式分别为$\mathrm{Output}\_\max ={\Sigma }_{i=0}^6{w}_i{t}^i$和$\mathrm{Output}\_\min ={\Sigma }_{i=0}^6{v}_i{t}^i$其中Output_max和Output_min分别为最大值补偿模型的输出和最小值温度补偿模型的输出，w_i和v_i分别为最大值模型对应的非线性系数和最小值模型对应的非线性系数，t为温度，i＝1,2,...,6；B：建立零值温度补偿数学模型为，其中y为传感器输出，θ_Tilt为石英加速度传感器的倾斜角，θ_Roll为石英加速度传感器的旋转角，t为温度，F(θ_Tilt,θ_Roll,t)表示自变量为θ_Tilt、θ_Roll和t的函数，A为三角函数的幅值，ω为三角函数的角速度，为三角函数的初相，h为误差调节因子，t1和t2为两个测试温度点；C：获取石英加速度传感器最大值和最小值采样数据，按以下步骤求出最大值温度补偿数学模型和最小值温度补偿数学模型的参数：C1：将石英加速度传感器置于温箱中，调整石英加速度传感器的位置使石英加速度传感器输出为最大值；C2：控制石英加速度传感器从0℃升温至T℃，T为最高操作温度，在升温过程中持续记录石英加速度传感器温度和石英加速度传感器的数值输出(t,Output_max)，不低于1组/分钟；C3：利用最小二乘法将步骤C2中获得的采样数据代入公式进行拟合，求出参数w_i,i＝1,2,...,6；C4：将石英加速度传感器置于温箱中，调整石英加速度传感器的位置使石英加速度传感器输出为最小值；C5:控制石英加速度传感器从0℃升温至T℃,T为最高操作温度，在升温过程中持续记录石英加速度传感器温度和石英加速度传感器的数值输出(t,Output_min)，不低于1组/分钟；C6：利用最小二乘法将步骤C5中获得的采样数据代入公式进行拟合，求出参数v_i,i＝1,2,...,6；D：获取石英加速度传感器零值输出采样数据，按以下步骤求出零值温度补偿数学模型参数：D1：将石英加速度传感器置于温箱中，采集常温温度值t1下石英加速度传感器在4个不同旋转角度姿态θ_Roll下的数据，以及在高温温度值t2下石英加速度传感器在4个对应的不同旋转角度姿态下的数据，分别记为$(t1,y_{R1}^1,)(t1,y_{R2}^1),(t1,y_{R3}^1),(t1,y_{R4}^1),(t2,y_{R1}^2),(t2,y_{R2}^2),(t2,y_{R3}^2),(t2,y_{R4}^2);$D2：在公式中，θ_Tilt＝arccosy₀，y₀为当前石英加速度传感器输出，θ_Tilt为石英加速度传感器的倾斜角，θ_Roll为石英加速度传感器的旋转角，t为温度，ω＝1，A为三角函数的幅值，为三角函数的初相，h为误差调节因子，A、ω、h为未确定参数；D3：记$\Delta y_{R1}=y_{R1}^2-y_{R1}^1,\Delta y_{R2}=y_{R2}^2-y_{R2}^1,\Delta y_{R3}=y_{R3}^2-y_{R3}^1,\Delta y_{R1}=y_{R4}^2-y_{R4}^1,$则利用数据(△y_R1,△y_R2,△y_R3,△y_R4)，采用最小二乘法对公式中未确定的参数A、ω、h进行求解；D4：将步骤D3中得到的模型参数A、ω、h代入以下公式，得到确定参数的石英加速度传感器零值温度补偿数学模型，E：按照以下步骤对石英加速度传感器输出进行归一化操作：E1：通过最大值温度补偿数学模型、最小值温度补偿数学模型以及零值温度补偿数学模型，可以得到当前温度t下传感器的最大值、最小值和零值分别为y_max、y_min和y₀；E2：设当前石英加速度传感器的实际输出值为y，若y≥y₀，则归一化输出若y<y₀，则归一化输出最终得到传感器的归一化输出结果。