高品质因数微机械陀螺的温度自补偿

摘要

建立了以微机械陀螺驱动模态固有频率为虚拟温度传感器的温度补偿系统,以实现对微机械陀螺标度因数和零偏的高精度温度补偿.研究了自主设计的微机械陀螺的驱动模态固有频率的温度特性,通过实验手段获得了频率的温度系数为(-26.9±2.03)×10-6℃,且温度测量精度1 s平均时为0.075℃,20 s平均时为0.004℃.在分析微机械陀螺标度因数和零偏温度特性的基础上,提出了一种二阶温度补偿方案,并给出了补偿原理和算法示意图.最后,利用驱动模态固有频率对标度因数和零偏进行了温度自补偿.实验结果表明,在-40℃到60℃,标度因数的最大相对变化量从补偿前的2.1％下降到了0.05％;零偏的最大相对变化量从补偿前的8.9％下降到了0.1％;室温下2h的零偏实验表明,温度补偿后微机械陀螺的零偏不稳定性由4.1(°)/h降到了0.42(°)/h,满足了微机械陀螺温度补偿的高精度要求.