[发明专利]基于虚拟惯性力的谐振式微机械加速度计自标定补偿方法

权利要求书

1.一种基于虚拟惯性力的谐振式微机械加速度计自标定补偿方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

1）将谐振式微机械加速度计的工作模态设定为谐振模态；具体设定步骤如下：

1.1）将外界输入加速度（FIN）施加给谐振式微机械加速度计敏感质量，由此使得谐振式微机械加速度计敏感质量产生位移信息（r）；

1.2）将位移信息（r）送入位移信息提取结构，位移信息提取结构将位移信息（r）转换为电容信号（Amove）；

1.3）将电容信号（Amove）送入电容-电压转换接口，电容-电压转换接口将电容信号（Amove）转换为电压信号；

1.4）将电压信号送入前级电压放大器，前级电压放大器对电压信号进行初步放大；

1.5）将初步放大后的电压信号送入次级电压放大器，次级电压放大器对电压信号进行进一步放大；

1.6）将进一步放大后的电压信号分别送入1/4周期迟滞器、幅值提取装置、频率-电压转换器；1/4周期迟滞器对电压信号进行移相，由此得到交流基准信号；幅值提取装置对电压信号进行幅值提取，由此得到幅值信号；频率-电压转换器将电压信号转换为谐振频率信息（Afo）；

1.7）质量块位移工作点设置模块产生质量块运动幅值控制基准；将质量块运动幅值控制基准、幅值信号均送入比较器，质量块运动幅值控制基准、幅值信号在比较器中进行比较；将比较结果送入质量块位移控制器，质量块位移控制器根据比较结果产生质量块位移控制信号；将质量块位移控制信号、交流基准信号均送入乘法器，质量块位移控制信号、交流基准信号在乘法器中叠加形成交流控制信号；将交流控制信号送入直流信号叠加装置，交流控制信号、直流信号叠加装置中的直流基准信号叠加形成驱动信号（Afb）；

1.8）将驱动信号（Afb）送入静电驱动机构，静电驱动机构根据驱动信号（Afb）产生静电力（Fr）；

1.9）将静电力（Fr）施加给谐振式微机械加速度计敏感质量，由此使得谐振式微机械加速度计工作在谐振模态下；

2）产生虚拟惯性力（FAC）；具体产生步骤如下：

2.1）高精度自标定信号产生模块产生幅值可调的自标定信号（CAL）；

2.2）将自标定信号（CAL）送入虚拟惯性力施力结构，虚拟惯性力施力结构根据自标定信号（CAL）产生虚拟惯性力（FAC），虚拟惯性力（FAC）的方向与谐振式微机械加速度计的敏感方向一致；

3）对谐振式微机械加速度计进行自标定；具体自标定步骤如下：

3.1）在外界输入加速度（FIN）、静电力（Fr）均保持不变的情况下，通过逐次调节自标定信号（CAL）的幅值，将虚拟惯性力（FAC）的等效加速度逐次设定为1g、0g、-1g、0g、2g、0g、-2g；

3.2）将虚拟惯性力（FAC）逐次施加给谐振式微机械加速度计敏感质量，由此逐次得到谐振频率信息（Afo）；

3.3）将逐次调节的自标定信号（CAL）、逐次得到的谐振频率信息（Afo）均送入自补偿信息解算和控制模块，自补偿信息解算和控制模块先对自标定信号（CAL）、谐振频率信息（Afo）进行误差处理，再根据自标定信号（CAL）、谐振频率信息（Afo）进行解算及拟合，由此得到谐振式微机械加速度计的参数标定结果（Aout）；所述谐振式微机械加速度计的参数标定结果（Aout）包括谐振式微机械加速度计的灵敏度标定结果（Snow）、谐振式微机械加速度计的零位值标定结果（Anow）；

4）对谐振式微机械加速度计进行自补偿；具体自补偿步骤如下：

4.1）自补偿基准模块分别产生灵敏度基准（Sref）、零位值基准（Aref）；

4.2）将灵敏度基准（Sref）、零位值基准（Aref）均送入自补偿信息解算和控制模块；

4.3）自补偿信息解算和控制模块将谐振式微机械加速度计的灵敏度标定结果（Snow）与灵敏度基准（Sref）进行比较，并根据比较结果判断二者是否一致；若二者不一致，则执行步骤4.4）；若二者一致，则执行步骤4.5）；

4.4）将比较结果送入灵敏度补偿模块，灵敏度补偿模块根据比较结果产生灵敏度补偿信号（SAC）；将灵敏度补偿信号（SAC）送入静电刚度产生结构，静电刚度产生结构根据灵敏度补偿信号（SAC）产生静电负刚度（KAC）；将静电负刚度（KAC）施加给谐振式微机械加速度计敏感质量，由此使得谐振式微机械加速度计的灵敏度标定结果（Snow）发生改变，然后返回步骤4.3）；

4.5）自补偿信息解算和控制模块将谐振式微机械加速度计的零位值标定结果（Anow）与零位值基准（Aref）进行比较，并根据比较结果对谐振式微机械加速度计的零位值标定结果（Anow）进行补偿，由此使得谐振式微机械加速度计的零位值标定结果（Anow）与零位值基准（Aref）一致。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟惯性力的谐振式微机械加速度计自标定补偿方法，其特征在于：所述步骤4.5）中，自补偿信息解算和控制模块基于加减法原理对谐振式微机械加速度计的零位值标定结果（Anow）进行补偿。