基于谐振频率的微机械加速度计温度补偿方法

摘要

针对硅基微机械加速度计零偏往往随温度改变而漂移的问题,设计了一种新型的温度补偿电路. 通过理论研究和实验测试,发现微机械加速度计谐振频率与温度呈现非常好的线性关系.谐振频率与表头弹性梁的弹性系数的二次方根呈正比关系,而温度对于弹性系数的影响主要有3 方面：弹性模量随温度的改变、机械热膨胀和热应力.通过Matlab 数值仿真的方法,仿真和模拟了加速度计表头固有谐振频率与温度的关系,该仿真结果与实验测试结果符合得很好.基于以上分析,提出了一种新型温度补偿电路,通过在FPGA 中设计数字锁相环模块实时检测和跟踪加速度计当前温度下的谐振频率值作为温度信号,进而补偿系统零偏输出. 结果表明：在-30～60,℃全温度范围内,补偿后系统温漂峰峰值由初始的541.8,mg 降低到46.0,mg,满足了工程应用需求.