Mems加速度传感器性能参数标定方法、处理器及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请主要设及参数标定技术领域，更具体地说是设及一种MEMS加速度传感器性 能参数标定方法、处理器及系统。
【背景技术】
[0002] 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技术领域，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。
[0003] 其中，MEMS加速度传感器是通过微加工工艺在娃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W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。
[0004] 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，W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，现有的运 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。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种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。
[0006] 为了实现上述目的，本申请提供了 W下技术方案：
[0007] -种MEMS加速度传感器性能参数标定方法，所述方法还包括：
[000引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；
[0009] 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，W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；
[0010] 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；
[0011] 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、Ξ次非线性系数、交叉禪合灵敏度和交叉 禪合系数。
[001。优选的，对所述待测MEMS加速度传感器的性能参数进行η次ii量后，所述方法还包 括：
[0013] 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：
[0014]
[001引其中，的。表示所述偏值的标准差;K日m表示第m次巧聯的所述偏值，m是小于等于η的 整数；巧).表示所述偏值的η次测量的平均值；
[0016] 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：
[0017]
[001引其中，表示所述标度因数的标准差;Kim表示第m次测试的所述标度因数，m是小 于等于η的整数；写表示所述标度因数的η次测量的平均值。
[0019] 优选的，所述方法还包括：
[0020] 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；
[0021] 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W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。
[0022] 优选的，所述方法还包括：
[0023] 控制所述待测MEMS加速度传感器定位至Ig位置，计算所述待测MEMS加速度传感器 的启动时间和Ig稳定时间。
[0024] 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：
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 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，W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；
[0028] 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；
[0029] 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、Ξ次非线性系数、交叉禪合灵敏度和交叉 禪合系数。
[0030] 优选的，在对所述待测MEMS加速度传感器的性能参数进行η次测量后，所述处理器 还包括：
[0031 ]第Ξ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：
[0032]
[0033] 其中，表示所述偏值的标准差;Kom表示第m次测试的所述偏值，m是小于等于η的 整数；&表示所述偏值的η次测量的平均值；
[0034] 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：
[0035]
[0036] 其中，表示所述标度因数的标准差;Kim表示第m次测试的所述标度因数，m是小 于等于η的整数；焉表示所述标度因数的η次测量的平均值。
[0037] 优选的，所述处理器还包括：
[0038] 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；
[0039] 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W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。
[0040] -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，多通道数据采集模块、转接模块、直流电源，W及上述的MEMS加速度传感器 的性能参数标定的处理器，所述处理器分别与所述闭环控制转动平台、所述多通道数据采 集模块W及所述直流电源连接，其中，
[0041] 所述转动轴工装平台的转动轴上安装有多个所述待测MEMS加速度传感器，且所述 转动轴平行安装于所述闭环控制转动平台的转轴上；
[0042] 所述多通道数据采集模块至少具有20路数据采集通道；
[0043] 所述转接模块安装在所述转动轴工装平台的转动轴上，且位于所述待测MEMS加速 度传感器的背面，并分别与所述待测MEMS加速度传感器、所述多通道数据采集模块W及所 述直流电源连接，用于切换所述多通道数据采集模块与相应所述待测MEMS加速度传感器的 导通和关断。
[0044] 优选的，所述多通道数据采集模块包括:依次连接的阻抗匹配电路、全差分运算放 大器电路、抗混叠模拟滤波器、24位A/D量化器和数字滤波器，W及分别与所述24位A/D量化 器和所述数字滤波器连接的时钟基准电路，与所述24位A/D量化器连接的电压基准源和与 所述电压基准源连接的电源稳压器。
[0045] 优选的，转接模块包括:分别于所述多通道数据采集模块中的各路数据采集通道 --对应连接的矩阵开关。
[0046] 由此可见，与现有技术相比，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，本申请通过驱动闭环控制转动平台，在重力场下对待测MEMS加速度传 感器进行360度转动多点定位，在转动过程中，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，之后，利用获得的输入轴加速度、输出轴加速度、摆轴加速度W及该待 ^UMEMS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，通 过对该期望输出值和实际输出值进行最小二乘法拟合运算，获得该待测MEMS加速度传感器 的各项模型参数，使得该模型参数中待测MEMS加速度传感器的偏值和标度因数中均不包含 所述待测MEMS加速度传感器的二次非