MEMS加速度传感器性能参数标定方法、处理器及系统技术方案

本申请提供了一种MEMS加速度传感器性能参数标定方法、处理器及系统，驱动闭环控制转动平台对待测MEMS加速度传感器进行重力场下的360度转动多点定位，获得其输入轴加速度、输出轴加速度、摆轴加速度和实际输出量，再利用其预设模型方程，获得期望输出量后，对该期望输出值和实际输出值进行最小二乘法拟合运算，获得待测MEMS加速度传感器的各项模型参数，使模型参数中待测MEMS加速度传感器的偏值和标度因数中均不包含待测MEMS加速度传感器的二次非线性系数、三次非线性系数、交叉耦合灵敏度和交叉耦合系数，且解决了现有技术中标准传感器自身精度限制对最终标定结果精度的影响，大大提高了系统的标定精度以及标定效率。

【技术实现步骤摘要】

本申请主要涉及参数标定
，更具体地说是涉及一种MEMS加速度传感器性能参数标定方法、处理器及系统。
技术介绍
微机械电子系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems，简称MEMS)是在微电子技术基础上结合精密机械技术发展起来的一个新的科学
，其与微型制造技术的发展推动了微惯性器件和微惯性测量单元技术的发展，从而导致了MEMS加速度传感器的产生。其中，MEMS加速度传感器是通过微加工工艺在硅片上加工成形的惯性检测元件，由于其具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高等特性，且其加工工艺在一定程度上能够与传统的集成电路工艺兼容，易于实现数字化、智能化以及批量生产，因而，目前MEMS加速度传感器已经被广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗保健、商业导航、陆上勘探、强震动观测、消费类电子等领域。在实际应用中，MEMS加速度传感器在研制后及使用前通常均需要通过各种试验对其性能参数进行标定校准，以保证对其性能参数的准确应用，进而保证实际工作的稳定性和可靠性。然而，申请人发现，由于现有的标定方法及系统主要采用标准MEMS加速度传感器对比法，因此，受标准MEMS加速度传感器自身精度的影响，其标定精度较低，而且，现有的这种标定方法对待测MEMS加速度传感器的标定校准的性能参数有限，无法实现批量化自动校准的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种MEMS加速度传感器性能参数标定方法、处理器及系统，解决了现有的标准加速度计对比法中，存在的对待测MEMS加速度传感器的标定校准的性能参数有限、标定精度低，且无法实现批量化自动校准，从而无法满足实际需求的技术问题。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：一种MEMS加速度传感器性能参数标定方法，所述方法还包括：驱动闭环控制转动平台控制待测MEMS加速度传感器实现重力场下的360度转动多点定位，获得所述待测MEMS加速度传感器的输入轴加速度、输出轴加速度、摆轴加速度和实际输出量；利用获得的所述输入轴加速度、所述输出轴加速度、所述摆轴加速度，以及所述待测MEMS加速度传感器的预设模型方程，获得所述待测MEMS加速度传感器的期望输出量；对所述待测MEMS加速度传感器的所述实际输出量和期望输出量进行最小二乘法拟合运算，获得所述待测MEMS加速度传感器的各项模型参数；其中，所述模型参数中所述待测MEMS加速度传感器的偏值和标度因数中均不包含所述待测MEMS加速度传感器的二次非线性系数、三次非线性系数、交叉耦合灵敏度和交叉耦合系数。优选的，对所述待测MEMS加速度传感器的性能参数进行n次测量后，所述方法还包括：利用预设的第一计算公式，计算所述模型参数中的所述偏值的标准差，所述第一计算公式的表达式为：σK0=[1n-1Σm=1n(K0m-K‾0)2]1/2;]]>其中，表示所述偏值的标准差；K0m表示第m次测试的所述偏值，m是小于等于n的整数；表示所述偏值的n次测量的平均值；利用预设的第二计算公式，计算所述模型参数中的所述标度因数的标准差，所述第二计算公式的表达式为：σK1=1=[1n-1Σm=1n(K1m-K‾1)2]1/2;]]>其中，表示所述标度因数的标准差；K1m表示第m次测试的所述标度因数，m是小于等于n的整数；表示所述标度因数的n次测量的平均值。优选的，所述方法还包括：根据对所述待测MEMS加速度传感器的多次标定结果，生成所述待测MEMS加速度传感器的性能参数标定报告；其中，所述性能参数标定报告包括获得的所述待测MEMS加速度传感器的各项模型参数以及所述偏值的稳定性和重复性，所述标度因数的稳定性和重复性。优选的，所述方法还包括：控制所述待测MEMS加速度传感器定位至1g位置，计算所述待测MEMS加速度传感器的启动时间和1g稳定时间。一种MEMS加速度传感器性能参数标定的处理器，所述处理器包括：驱动模块，用于驱动闭环控制转动平台控制待测MEMS加速度传感器实现重力场下的360度转动多点定位；数据传输模块，用于在所述待测MEMS加速度传感器每次定位后，获得所述待测MEMS加速度传感器的输入轴加速度、输出轴加速度、摆轴加速度和实际输出量；第一计算模块，用于利用获得的所述输入轴加速度、所述输出轴加速度、所述摆轴加速度，以及所述待测MEMS加速度传感器的预设模型方程，获得所述待测MEMS加速度传感器的期望输出量；第二计算模块，用于对所述待测MEMS加速度传感器的所述实际输出量和期望输出量进行最小二乘法拟合运算，获得所述待测MEMS加速度传感器的各项模型参数；其中，所述模型参数中所述待测MEMS加速度传感器的偏值和标度因数中均不包含所述待测MEMS加速度传感器的二次非线性系数、三次非线性系数、交叉耦合灵敏度和交叉耦合系数。优选的，在对所述待测MEMS加速度传感器的性能参数进行n次测量后，所述处理器还包括：第三计算模块，用于利用预设的第一计算公式，计算所述模型参数中的所述偏值的标准差，所述第一计算公式的表达式为：σK0=[1n-1Σm=1n(K0m-K‾0)2]1/2;]]>其中，表示所述偏值的标准差；K0m表示第m次测试的所述偏值，m是小于等于n的整数；表示所述偏值的n次测量的平均值；第四计算模块，用于利用预设的第二计算公式，计算所述模型参数中的所述标度因数的标准差，所述第二计算公式的表达式为：σK1=1K‾1=[1n-1Σm=1n(K1m-K‾1)2]1/2;]]>其中，表示所述标度因数的标准差；K1m表示第m次测试的所述标度因数，m是小于等于n的整数；表示所述标度因数的n次测量的平均值。优选的，所述处理器还包括：报告生成模块，用于根据对所述待测MEMS加速度传感器的多次标定结果，生成所述待测MEMS加速度传感器的性能参数标定报告；其中，所述性能参数标定报告包括获得的所述待测MEMS加速度传感器的各项模型参数以及所述偏值的稳定性和重复性，所述标度因数的稳定性和重复性。一种MEMS加速度传感器性能参数标定系统，所述系统包括：闭环控制转动平台、转动轴工装平台，多通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS加速度传感器性能参数标定方法，其特征在于，所述方法还包括：驱动闭环控制转动平台控制待测MEMS加速度传感器实现重力场下的360度转动多点定位，获得所述待测MEMS加速度传感器的输入轴加速度、输出轴加速度、摆轴加速度和实际输出量；利用获得的所述输入轴加速度、所述输出轴加速度、所述摆轴加速度，以及所述待测MEMS加速度传感器的预设模型方程，获得所述待测MEMS加速度传感器的期望输出量；对所述待测MEMS加速度传感器的所述实际输出量和期望输出量进行最小二乘法拟合运算，获得所述待测MEMS加速度传感器的各项模型参数；其中，所述模型参数中所述待测MEMS加速度传感器的偏值和标度因数中均不包含所述待测MEMS加速度传感器的二次非线性系数、三次非线性系数、交叉耦合灵敏度和交叉耦合系数。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS加速度传感器性能参数标定方法，其特征在于，所述方
法还包括：
驱动闭环控制转动平台控制待测MEMS加速度传感器实现重力场下的
360度转动多点定位，获得所述待测MEMS加速度传感器的输入轴加速度、
输出轴加速度、摆轴加速度和实际输出量；
利用获得的所述输入轴加速度、所述输出轴加速度、所述摆轴加速度，
以及所述待测MEMS加速度传感器的预设模型方程，获得所述待测MEMS
加速度传感器的期望输出量；
对所述待测MEMS加速度传感器的所述实际输出量和期望输出量进行最
小二乘法拟合运算，获得所述待测MEMS加速度传感器的各项模型参数；
其中，所述模型参数中所述待测MEMS加速度传感器的偏值和标度因数
中均不包含所述待测MEMS加速度传感器的二次非线性系数、三次非线性系
数、交叉耦合灵敏度和交叉耦合系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述待测MEMS加速
度传感器的性能参数进行n次测量后，所述方法还包括：
利用预设的第一计算公式，计算所述模型参数中的所述偏值的标准差，
所述第一计算公式的表达式为：
σK0=[1n-1Σm=1n(K0m-K‾0)2]1/2;]]>其中，表示所述偏值的标准差；K0m表示第m次测试的所述偏值，m
是小于等于n的整数；表示所述偏值的n次测量的平均值；
利用预设的第二计算公式，计算所述模型参数中的所述标度因数的标准
差，所述第二计算公式的表达式为：
σK1=1K‾1[1n-1Σm=1n(K1m-K‾1)2]1/2;]]>其中，表示所述标度因数的标准差；K1m表示第m次测试的所述标度
因数，m是小于等于n的整数；表示所述标度因数的n次测量的平均值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据对所述待测MEMS加速度传感器的多次标定结果，生成所述待测

\tMEMS加速度传感器的性能参数标定报告；
其中，所述性能参数标定报告包括获得的所述待测MEMS加速度传感器
的各项模型参数以及所述偏值的稳定性和重复性，所述标度因数的稳定性和
重复性。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述待测MEMS加速度传感器定位至1g位置，计算所述待测MEMS
加速度传感器的启动时间和1g稳定时间。
5.一种MEMS加速度传感器性能参数标定的处理器，其特征在于，所
述处理器包括：
驱动模块，用于驱动闭环控制转动平台控制待测MEMS加速度传感器实
现重力场下的360度转动多点定位；
数据传输模块，用于在所述待测MEMS加速度传感器每次定位后，获得
所述待测MEMS加速度传感器的输入轴加速度、输出轴加速度、摆轴加速度
和实际输出量；
第一计算模块，用于利用获得的所述输入轴加速度、所述输出轴加速度、
所述摆轴加速度，以及所述待测MEMS加速度传感器的预设模型方程，获得
所述待测MEMS加速度传感器的期望输出量；
第二计算模块，用于对所述待测MEMS加速度传感器的所述实际输出量
和期望输出量进行最小二乘法拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：董旸，冯方方，薛旭，麻三怀，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11