[发明专利]带温度补偿的MEMS加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种MEMS加速度计，尤其是一种带有温度补偿功能的MEMS加速度计。

背景技术

MEMS（Micro Electro-Mechanical System）加速度计是微小型惯性导航系统中重要的传感器之一，其性能的优劣直接影响了惯导系统的导航精度。MEMS加速度计测量输出误差主要来源于制造工艺、安装方法、外部环境等几方面，其中环境温度对MEMS加速度计测量输出的影响尤为突出，它也成为微加速度计工程应用中的一个关键问题。

目前，常用局部温控和软件方法实现温度补偿。局部温控通常需改变加速度计的内部结构、材料或增加温度控制系统，实现复杂，所以工程中更多采用软件方案进行补偿，补偿后可使加速度测量稳定性提高5-20倍。软件补偿方案是以获得加速度计温度模型为前提的，通常需要设计专用的温控盒或复杂的测试设备进行模型辨识实验，如设计独立的高精度温控盒，并借助分度台辨识加速度计的温度模型；或者采用温控转台和分度台辨识加速度计的温度模型等等。

例如，加速度计的静态模型如式（1）所示：

y=K₀+K₁a_i+K₂a_i²+K₃a_ia₀    （1）

其中，y：加速度计输出（V）；K₀：加速度计的零位输出（V）；K₁：加速度计的标度因子（V/gn）；K₂：二阶非线性系数（V/g_n²）；K₃交叉耦合系数（V/g_n²）；a_i：平行于加速度计输入轴的加速度（g_n）；a₀：横向加速度（g_n）。对于试验采用的加速度计，由于K₂和K₃通常为10^－4量级，其所引起的非线性误差小于0.5%，因此可忽略加速度计输出中的非线性项和交叉干扰项，进而可采用式（2）根据加速度计测量输出求出真正的加速度值：

a_i=（y－K₀）/K₁    （2）

传统的温度补偿方法，对加速度计进行温度建模的实质就是确定加速度计的零位输出K₀和标度因子K₁与温度之间的关系。如果得到不同温度下加速度计的K₀和K₁，则可采用一次曲线拟合的方法得到温度模型，如式（3）所示：

K₀=K₀₀+K₀₁T     K₁=K₁₀+K₁₁T       （3）

其中，T为环境温度，K₀₀、K₀₁、K₁₀、K₁₁为待定系数。

从式（3）我们可以看出，传统的温度补偿方法是对加速度计的零位和标度因子分开进行补偿的。

故而，传统的加速度计在温度补偿时不仅对加速度计组装和安装要求比较高，而且需要对加速度计的零位和标度因子分开进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需将零位和标度因子分开考虑的带温度补偿的MEMS加速度计。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带温度补偿的MEMS加速度计，包括MEMS加速度传感器，其还包括温度传感器、温度补偿芯片，所述的MEMS加速度传感器的输出端和所述的温度传感器的输出端分别经A/D通道与所述的温度补偿芯片的输入端相连接，所述的温度补偿芯片的输出端为所述的带温度补偿的MEMS加速度计的输出端；