一种应用于MEMS器件的温度补偿方法与流程

本发明属于mems器件的温度补偿，具体涉及一种应用于mems器件的温度补偿方法。

背景技术：

1、就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化领域的信号探测系统产生了深远的影响。低精度mems惯性传感器作为消费电子类产品主要用于手机、游戏机、音乐播放器、无线鼠标、数码相机、pd、硬盘保护、智能玩具、计步器、防盗系统、gps导航等便携式。由于具有加速度测量、倾斜测量、振动测量甚至转动测量等基本测量功能，有待挖掘的消费电子应用会不断出现。

2、mems惯性传感器作为工业级及汽车级产品，则主要用于汽车电子稳定系统(esp或esc)gps辅助导航系统，汽车安全气囊、车辆姿态测量、精密农业、工业自动化、大型医疗设备、机器人、仪器仪表、工程机械等。

3、mems由于自身加工因素，在全温范围内，温度-器件输出关系并非是接近水平曲线，而是出现各类数据曲线(平滑、非平滑、凹凸)，以mems陀螺为例，图1给出了4只mems陀螺的全温输出曲线。可以看出全温下，数据曲线各不相同，且随着温度变化，器件输出也会发生大的变化，因此需要对各器件进行温度补偿，以提高其温度特性。传统的温补采用多项式拟合，但是该类拟合只能针对平滑数据；对于非平滑、凹凸特性曲线，采用折线拟合后，需要进行全温度范围内温度、数据对应方式存储；但是上述方式中只采用单一轴向温度进行温度参数补偿，使得补偿结果准确度低，且温度补偿参数矩阵采用double类型，使得存储的数据存在容量大的问题。

技术实现思路

1、为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种应用于mems器件的温度补偿方法，该方法包括：构建温度补偿参数表；实时采集mems器件的各轴向温度，根据实时获取的轴向温度计算mems器件的温补参数索引号；根据温补参数索引号在温度补偿参数表中进行查询，根据查询结果对mems器件的温度进行补偿；构建温度补偿参数表的过程包括：

2、s1：将通电的imu器件放置在不同的温度环境中，并采集各个轴向器件的参数；

3、s2：根据各个轴向器件的参数计算温补参数；

4、s3：将所有计算出的温补参数进行对齐处理；

5、s4：采用生成规则将对齐后的温补参数生成温度补偿参数表。

6、优选的，计算mems器件的温补参数索引号的过程包括：获取mems器件的各轴向温度，将各轴向的温度减去温度补偿参数表中的表头温度，并进行取整；取整后的参数为温补参数索引号。

7、优选的，对mems器件的温度进行补偿的过程包括：根据温补参数索引号在温度补偿参数表中获取温度补偿参数，将该温度补偿参数与该参数对应的表头温度进行对比，若小于表头温度，则采用表头温度对mems器件的温度进行补偿，若大于表头温度+n，则采用温度补偿参数表末端温度对对mems器件的温度进行补偿，否则采用温补参数索引号所对应的温度补偿参数对mems器件的温度进行补偿；其中，n表示温补参数行数。

8、优选的，各个轴向器件的参数的温度值、陀螺角速度值以及加速度值；其中加速度计最小温度记为tkamin(k＝x、y、z)，陀螺最小温度记为tkgmin(k＝x、y、z)，加速度计最大温度记为tkamax(k＝x、y、z)，陀螺最大温度记为tkgmax(k＝x、y、z)。

9、优选的，根据各个轴向器件的参数计算温补参数的过程包括：对各个轴向器件的参数取整；在各个轴向器件参数取整后的最小温度和最大温度之间进行等δt间隔划分，其中δt为整数；计算划分后各个划分点的温度数据；根据温度数据计算温补参数。

10、进一步的，计算温补参数的过程包括：获取在温度txg(i)±δt范围内的所有温度数据，并计算所温度数据的均值mxg(i)，将该值作为txg(i)温度点的参数补偿值，其中δt≤0.5δt。

11、优选的，生成温度补偿参数表的过程包括：将对齐后的温度补偿参数乘以固定值k，其中k≤32768/max(tpij)，tpij＝{mxg(i),myg(i),mzg(i),mxa(i),mya(i),mza(i)}表示所有轴向的温度补偿参数值；将各轴向的最小温度设置在第一行，即为起始温度，第二行至第n+1行为各自轴的温度补偿放大k倍数值。

12、本发明的有益效果：

13、本发明利用全温度范围内各轴向器件温度、数据，改变常规单一轴向温度进行温度参数补偿；针对传统的温度补偿参数矩阵采用double类型，存储容量大等问题，本发明采用各自轴向温度分别补偿对应轴向温补参数，对温补参数扩大固定倍数后，采用short型进行存储，提高各轴向温补效果同时，缩小温补参数矩阵存储容量。

技术特征：

1.一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，包括：构建温度补偿参数表；实时采集mems器件的各轴向温度，根据实时获取的轴向温度计算mems器件的温补参数索引号；根据温补参数索引号在温度补偿参数表中进行查询，根据查询结果对mems器件的温度进行补偿；构建温度补偿参数表的过程包括：

2.根据权利要求1所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，计算mems器件的温补参数索引号的过程包括：获取mems器件的各轴向温度，将各轴向的温度减去温度补偿参数表中的表头温度，并进行取整；取整后的参数为温补参数索引号。

3.根据权利要求1所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，对mems器件的温度进行补偿的过程包括：根据温补参数索引号在温度补偿参数表中获取温度补偿参数，将该温度补偿参数与该参数对应的表头温度进行对比，若小于表头温度，则采用表头温度对mems器件的温度进行补偿，若大于表头温度+n，则采用温度补偿参数表末端温度对对mems器件的温度进行补偿，否则采用温补参数索引号所对应的温度补偿参数对mems器件的温度进行补偿；其中，n表示温补参数行数。

4.根据权利要求3所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，对mems器件的温度进行补偿的表达式为：

5.根据权利要求1所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，各个轴向器件的参数的温度值、陀螺角速度值以及加速度值；其中加速度计最小温度记为tkamin(k＝x、y、z)，陀螺最小温度记为tkgmin(k＝x、y、z)，加速度计最大温度记为tkamax(k＝x、y、z)，陀螺最大温度记为tkgmax(k＝x、y、z)。

6.根据权利要求1所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，根据各个轴向器件的参数计算温补参数的过程包括：对各个轴向器件的参数取整；在各个轴向器件参数取整后的最小温度和最大温度之间进行等δt间隔划分，其中δt为整数；计算划分后各个划分点的温度数据；根据温度数据计算温补参数。

7.根据权利要求6所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，计算划分后各个划分点的温度数据包括：

8.根据权利要求6所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，计算温补参数的过程包括：获取在温度txg(i)±δt范围内的所有温度数据，并计算所温度数据的均值mxg(i)，将该值作为txg(i)温度点的参数补偿值，其中δt≤0.5δt。

9.根据权利要求1所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，对温补参数对齐的过程包括：获取陀螺和加速度计的温数据个数，即nxg、nyg、nzg、nxa、nya、nza，取n＝max{nxg、nyg、nzg、nxa、nya、nza}，将所有小于n的温度数据，全部按照末尾温度补偿参数进行对齐。

10.根据权利要求1所述的一种应用于mems器件的温度补偿方法，其特征在于，生成温度补偿参数表的过程包括：将对齐后的温度补偿参数乘以固定值k，其中k≤32768/max(tpij)，tpij＝{mxg(i),myg(i),mzg(i),mxa(i),mya(i),mza(i)}表示所有轴向的温度补偿参数值；将各轴向的最小温度设置在第一行，即为起始温度，第二行至第n+1行为各自轴的温度补偿放大k倍数值。

技术总结
本发明属于MEMS器件的温度补偿技术领域，具体涉及一种应用于MEMS器件的温度补偿方法，该方法包括：构建温度补偿参数表；实时采集MEMS器件的各轴向温度，根据实时获取的轴向温度计算MEMS器件的温补参数索引号；根据温补参数索引号在温度补偿参数表中进行查询，根据查询结果对MEMS器件的温度进行补偿；针对传统的温度补偿参数矩阵采用double类型，存储容量大等问题，本发明采用各自轴向温度分别补偿对应轴向温补参数，对温补参数扩大固定倍数后，采用short型进行存储，提高各轴向温补效果同时，缩小温补参数矩阵存储容量。

技术研发人员：刘程,段志强,邓茹苗,吴玉兰,许常燕,阳洪,宋军
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十六研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13