[发明专利]一种石英加速度传感器的温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度补偿方法，尤其涉及一种针对石英加速度传感器的温度补偿方法。

背景技术

随着科技的发展，不同行业对传感器的精度和温度的要求不断提高。石英加速度传感器以其极高的精度优势被广泛应用于航空航天、石油天然气开发等各种领域。尽管如此，石英加速度传感器在温度和精度上的要求还没有达到行业需求。例如在石油开发领域，随着地层的不断加深，不仅对传感器的抗高温性能提出巨大挑战，同时对高温条件下传感器的精度要求也不断提升。由于加工工艺和材料性能的制约，目前很多高温石英加速度传感器的精度没有达到所需要的精度条件。因此，根据石英加速度传感器的内在属性，对其进行温度补偿是一种很好的解决方式，能够利用现有传感器的精度，通过软件补偿，使其在高温条件下仍然具有较高的精度，满足测量系统的性能要求。

由于石英材料本身对温度的敏感性，现有的石英加速度传感器在使用过程中可能会遇到这样的问题：传感器的零值输出在不同的倾斜角和旋转角下随着温度的变化曲线不一致。这样的现象直接导致在使用过程中，即使按照传统的方法对最大值和最小值做了温度补偿，也会使传感器在某些倾斜角和旋转角上出现较大的偏差，从而没有真正达到温度补偿的目的。

目前，对石英加速度传感器的使用分未采用温度补偿和采用温度补偿两种方法。前者适用于对温度要求不高的领域，或者是石英加速度传感器的温度性能十分优异，而后者主要采用传统的线性或非线性方法，对传感器的整体输出进行拟合达到温度补偿的目的。在一些特定的应用中，对传感器在高温下的性能要求非常高(例如石油天然气开发领域要求在150度的高温条件下传感器的温度漂移小于2‰)，因此，尽管采用了温度补偿方法，由于没有考虑加速度传感器的零值随仪器姿态的变化引起的温度曲线不一致带来的影响，使得最终的测量结果仍然达不到应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对石英加速度传感器的温度补偿方法，能够针对石英加速度传感器零值输出随倾斜角度和旋转角度不同而导致温度曲线不同的问题，实现对石英加速度传感器在高温下的温度补偿，从而使石英加速度传感器在高温下仍保持较高的精度，以满足航空航天、石油天然气开发等领域对石英加速度传感器的要求。

本发明采用下述技术方案：

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Output_max=Σi=06witi]]>和Output_min=Σi=06viti,]]>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