隨著微機電係統（MEMS）技術在微型化技術基礎上，結合了電子、機械、材料等多種學科交叉融合的前沿科研領域的不斷發展與成熟，從而出現了很多基於MEMS技術的傳感器

，此類傳感器具有體積小
、重量輕、低功耗、多功能等優點，在電子產品、航空航天、機械化工等行業中得到了廣泛應用。

 

chuanganqidewendubuchangfangfadazhikeyifenweiliangzhong
，jiyingjianbuchangheruanjianbuchang。yingjianbuchangfangfazhuyaoshigaibiandianlulaidadaobuchangxiaoguo，danshizhezhongfangfahuidaozhidianludefuzahua
，tongshitigaolechengben。ruanjianbuchangfangfazhuyaoyouzuixiaoerchengfa
、BP 神經網絡法
、回歸法等。從計算的方便性和補償精度的準確性兩個方麵
，本文采取最小二乘法進行溫度補償。

　

 

本文采用美國InvenSense 公司生產的ITG?3205 三(san)軸(zhou)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)芯(xin)片(pian)，該(gai)芯(xin)片(pian)中(zhong)內(nei)嵌(qian)有(you)數(shu)字(zi)輸(shu)出(chu)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)隨(sui)時(shi)檢(jian)測(ce)出(chu)傳(chuan)感(gan)器(qi)所(suo)處(chu)的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)。在(zai)不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)下(xia)，傳(chuan)感(gan)器(qi)實(shi)際(ji)角(jiao)度(du)輸(shu)出(chu)值(zhi)與(yu)理(li)論(lun)角(jiao)度(du)輸(shu)出(chu)值(zhi)會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)定(ding)的(de)誤(wu)差(cha)，稱(cheng)之(zhi)為(wei)溫(wen)度(du)誤(wu)差(cha)。為(wei)了(le)消(xiao)除(chu)或(huo)者(zhe)減(jian)少(shao)這(zhe)種(zhong)溫(wen)度(du)誤(wu)差(cha)，利(li)用(yong)最(zui)小(xiao)二(er)乘(cheng)法(fa)進(jin)行(xing)曲(qu)線(xian)擬(ni)合(he)

，最(zui)終(zhong)達(da)到(dao)或(huo)接(jie)近(jin)理(li)論(lun)角(jiao)度(du)輸(shu)出(chu)值(zhi)。

 

chuanganqigenjushurudejiancexinhao，tongguozitaijiancemokuaihewendujiancemokuaicaijixiangguanshuju，ranhoujingguowendubuchangmokuaijinxingxiangyingdewendubuchang
，zuihoutongguoshuchujiancemokuaikededaoyuqidejiancexinhao。zitaichuanganqidewendubuchangyuanlirukuangtu1所示。

 

 

在(zai)同(tong)一(yi)溫(wen)度(du)下(xia)，不(bu)同(tong)角(jiao)度(du)的(de)理(li)論(lun)值(zhi)與(yu)輸(shu)出(chu)值(zhi)之(zhi)間(jian)嚴(yan)格(ge)意(yi)義(yi)上(shang)是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)

，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)誤(wu)差(cha)值(zhi)相(xiang)對(dui)不(bu)大(da)

，可(ke)以(yi)近(jin)似(si)的(de)認(ren)為(wei)是(shi)一(yi)種(zhong)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)
，即(ji)y = mx + n 的線性關係。通過最小二乘法進行線性擬合，可以得出參數m 和n 的值。

 

此時可以發現
，在不同的溫度下
，所擬合出來的m和n 值是隨溫度的變化而變化的。在此情況下，必須找出溫度分別與m 和n 之間的關係
，為此同樣可以根據最小二乘法再次進行曲線擬合，從而得出m 值與溫度之間的關係。同理也可以得出n yuwenduzhijiandeguanxi。jingguoliangciquxiannihezhihou
，keyidechulilunzhiyushuchuzhizhijiandewuchayoulemingxiandejianxiao，bingqiemanzuyuqideyaoqiu。zaishijiyingyongzhong，weiledadaogaojingdujiancedeyaoqiu，keyitongguoceliangduozushujujinxingquxiannihedefangfalaishixian。

　　

 

由於各軸的檢測原理是相同的，因此本論文采用x軸的檢測數據進行實驗驗證。主要的實驗儀器有被測姿態傳感器、經緯儀
、高低恒溫箱、高精度角度檢測儀等。表1所得數據是未經溫度補償時的實驗數據，即原始數據。

 

 

由於按照最小二乘法的基本步驟進行擬合的計算量比較大，所以本文采用Matlab進行數據處理，這樣不但可以減少複雜的計算過程

，而且還可以保證較高的計算精度。

 

例如在溫度T=-30 °C的條件下，以理論角度x 為自變量，輸出角度y 為因變量

，根據線性關係式y = mx + n ,計算出參數m 和n的值。具體計算程序如下：

 

擬合圖像如下圖2所示。

 

依次求出不同溫度下參數m 和n 的值，計算結果如表2所示。

 

 

以參數m 為因變量
，溫度t 為自變量，根據曲線擬合式mt = at2 + bt + c ,利用Matlab 求出a,b,c 的值
，最終確定m 與t 的函數關係式。同理，可求得n 與t 的函數關係式。具體計算程序如下：

擬合圖像如圖3所示。

同理

，求得n 與t 之間的函數關係式為：

 

 

傳感器未經溫度補償時的輸出為y = mx + n ,即在t ℃時


，無補償輸出為：

 

根據式（1）、（2）、（7）可得補償後的輸出值。償後的數據如表3所示。在表1中未補償前的最大誤差角度為0.682 7°，表3中補償後的最大誤差角度為0.261 6°

，相對減少的誤差角度為0.421 1°。

 

由表1和表3的數據對比結果可以看出，經過溫度補償後的姿態檢測精度相比補償前有了很大的提高。

 

 

 

youshujuduibidechu，zaihuanjingwendubianhuadetiaojianxia
，liyongzuixiaoerchengfajinxingwendubuchang，keyidadaoyuqidexiaoguo，yincizhezhongfangfakeyiyunyongdaogongchengshijizhong。         





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