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根据MEMS姿势传感器温度补偿办法

基于MEMS姿态传感器温度补偿方法-基于MEMS姿态传感器主要用于载体姿态的调整和倾角的检测,但是由于工作环境温度的改变,就会导致测量精度的变化,在一些高精度检测的要求下,则失去其检测的效果,所以必须采取相应措施来消除或者减少随温度变化而引起的误差,即必须对传感器进行温度补偿。##以参数m为因变量,温度t为自变量,根据曲线拟合式mt=at2+bt+c ,利用Matlab求出a,b,c的值,最终确定m与t的函数关系式。

  跟着微机电体系(MEMS)技能在微型化技能基础上,结合了电子、机械、资料等多种学科穿插交融的前沿科研范畴的不断发展与老练,然后呈现了许多依据MEMS技能的传感器,此类传感器具有体积小、重量轻、低功耗、多功能等长处,在电子产品、航空航天、机械化工等职业中得到了广泛使用。

  传感器的温度补偿办法大致能够分为两种,即硬件补偿和软件补偿。硬件补偿办法首要是改动电路来到达补偿作用,可是这种办法会导致电路的杂乱化,一起提高了本钱。软件补偿办法首要有最小二乘法、BP 神经网络法、回归法等。从核算的方便性和补偿精度的准确性两个方面,本文采纳最小二乘法进行温度补偿。

  1 姿势传感器的温度补偿原理

  本文选用美国InvenSense 公司出产的ITG?3205 三轴陀螺仪芯片,该芯片中内嵌有数字输出温度传感器,因而能够随时检测出传感器所在的环境温度。在不同的作业环境温度下,传感器实践视点输出值与理论视点输出值会呈现必定的差错,称之为温度差错。为了消除或许削减这种温度差错,使用最小二乘法进行曲线拟合,终究到达或挨近理论视点输出值。

  传感器依据输入的检测信号,经过姿势检测模块和温度检测模块收集相关数据,然后经过温度补偿模块进行相应的温度补偿,最终经过输出检测模块可得到预期的检测信号。姿势传感器的温度补偿原理如框图1所示。

  温度补偿框图

  2 姿势传感器的温度补偿办法

  在同一温度下,不同视点的理论值与输出值之间严厉意义上是一种非线性联系,可是因为这种差错值相对不大,能够近似的认为是一种线性联系,即y = mx + n 的线性联系。经过最小二乘法进行线性拟合,能够得出参数m 和n 的值。

  此刻能够发现,在不同的温度下,所拟合出来的m和n 值是随温度的改变而改变的。在此情况下,有必要找出温度别离与m 和n 之间的联系,为此相同能够依据最小二乘法再次进行曲线拟合,然后得出m 值与温度之间的联系。同理也能够得出n 与温度之间的联系。经过两次曲线拟合之后,能够得出理论值与输出值之间的差错有了显着的减小,并且满意预期的要求。在实践使用中,为了到达高精度检测的要求,能够经过丈量多组数据进行曲线拟合的办法来完成。

  3 姿势传感器的试验数据处理

  因为各轴的检测原理是相同的,因而本论文选用x轴的检测数据进行试验验证。首要的试验仪器有被测姿势传感器、经纬仪、凹凸恒温箱、高精度视点检测仪等。表1所得数据是未经温度补偿时的试验数据,即原始数据。

原始数据

  3.1 第一次线性拟合

  因为依照最小二乘法的根本进程进行拟合的核算量比较大,所以本文选用Matlab进行数据处理,这样不光能够削减杂乱的核算进程,并且还能够确保较高的核算精度。

  例如在温度T=-30 °C的条件下,以理论视点x 为自变量,输出视点y 为因变量,依据线性联系式y = mx + n ,核算出参数m 和n的值。详细核算程序如下:

  线性拟合

  拟合图画如下图2所示。

  拟合图画

  顺次求出不同温度下参数m 和n 的值,核算结果如表2所示。

  参数的拟合值

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