[发明专利]基于谐振频率的硅微谐振式加速度计在线温度补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于谐振频率的硅微谐振式加速度计在线温度补偿方法，在零加速度情况下标定出两谐振梁谐振频率平方和与其谐振频率差的单调变化关系曲线，然后在输入加速度情况下对两谐振梁谐振频率和谐振频率差进行测量，结合先前获得的关系曲线将温度引起的谐振频率差从测量得到的谐振频率差中减去，完成温度补偿工作。本发明提供的硅微谐振式加速度计温度补偿方法，克服了传统直接温度补偿方法中温度场分布的不确定性和热传导延迟给补偿结果带来较大偏差的缺陷，能够实现实时的、高精度的温度补偿。本发明方法的温度补偿成本低，该方案全部基于FPGA实现，不需要额外增加传感器和引入其它设备，仅利用已有电路器件即可实现。

主权项

1.一种基于谐振频率的硅微谐振式加速度计温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：硅微谐振式加速度计有两个谐振梁，分别记为第一谐振梁和第二谐振梁；在零加速度信号输入情况下，在环境温度‑40～60℃变化范围内，对硅微谐振式加速度计的两个谐振梁谐振频率进行测量，取得两谐振梁谐振频率平方和随温度变化的单调关系曲线和谐振频率差随温度变化的单调关系曲线；S2：在零加速度信号输入情况下，标定谐振梁谐振频率平方和与谐振频率差单调变化关系曲线，此时谐振梁的谐振频率差变化值为温度引起的偏移频率；S3：使用所述硅微谐振式加速度计进行加速度测量，获取第一谐振梁的谐振频率f₁和第二谐振梁的谐振频率f₂，以及此时谐振梁的谐振频率差Δf；S4：计算第一谐振梁谐振频率f₁和第二谐振梁的谐振频率f₂的平方和，根据步骤S2获得的单调变化关系曲线得到谐振梁的谐振频率平方和变化值对应的温度引起的偏移频率；S5：硅微谐振式加速度计谐振梁的谐振频率差是由加速度信号引起的频率差Δf和由温度引起的频率偏移Δf'两部分相加而成，即温度补偿后的第一谐振梁和第二谐振梁的频率差为：Δf_compensation＝Δf+Δf'    (1)S6：计算被测量的加速度信号a_cc为：a_cc＝Δf_compensation/S_F    (2)式(2)中S_F为硅微谐振式加速度计的标度因数。