声表面波加速度计的温度误差及补偿方法研究

摘要

声表面波（Surface Acoustic Wave，简写SAW）是在十九世纪八十年代被英国物理学家瑞利发现的。随着声表面波技术的发展，在二十世纪八十年代，人们开始利用声表面波器件研制、开发新型传感器。声表面波（SAW）加速度计就是近年来许多国家重点研究的一种高性能、低成本的传感器。作为一种灵敏度极高的惯性传感器，深入研究SAW加速度计的传感机理及其检测技术，不仅具有理论意义，而且具有工程实用价值。 目前提高SAW加速度计精度的主要难题是对其温度误差进行温度补偿。尽管现在已有一些补偿措施，但其效果并不理想。本文分析了环境温度对现有悬臂梁式SAW加速度计的影响；研究了悬臂梁式SAW加速度计的硬件补偿方案及其存在的问题；提出和研究了用人工神经网络对其进行温度补偿的软件补偿技术。 本论文在悬臂梁式SAW加速度计研究方面所做的主要工作取得的成果有： 1.分析了悬臂梁式SAW加速度计信号的静态和动态响应。研究了环境温度对悬臂梁式SAW加速度计工作性能和测量准确度的影响。 2.对SAW加速度计的温度误差进行了硬件补偿设计，通过对SAW加速度计的结构优化设计抑制了温度干扰因素对加速度计的影响。 3.研究了抑制SAW加速度计的温度误差的软件补偿方法，利用神经网络实现了对悬臂梁式SAW加速度计的建模和温度补偿。改变了目前SAW加速度计理论研究中仅使用硬件进行温度补偿的现状，发展了悬臂梁式SAW加速度计温度误差的补偿理论。 4.使用MATLAB仿真软件对软补偿方法进行了分析，得出了利用人工神经网络能够较好地提高SAW加速度计测量精度的结论。