Dans des domaines tels que la navigation par inertie, le contrôle des drones et les appareils intelligents portables, la précision de mesure des gyroscopes MEMS détermine directement les performances du système.en raison de facteurs tels que le stress de l'emballage, la dérive de température et l'erreur de biais zéro, les gyroscopes MEMS sont sujets à des écarts de données après avoir quitté l'usine.à température régléeappareils de rotation, comme équipement d'étalonnage spécial, peut éliminer les erreurs du système par des procédures normalisées, permettant au gyroscope de revenir à son état de mesure optimal.Cet article détaille les étapes essentielles et les technologies clés pour l'étalonnage des gyroscopes MEMS en utilisantune température-Le dispositif permet aux ingénieurs d'effectuer efficacement le travail d'étalonnage.

I. Préparations avant étalonnage: double vérification des équipements et des paramètres

L'étalonnage précis nécessite un environnement d'essai stable, et le travail de préparation de base tourne autour de "l'appariement de l'équipement" et de "la réinitialisation de l'état":

Sélection et connexion de l'équipement: Sélectionnez untourne-disque à température régléeavec une plage de vitesse angulaire couvrant la plage de mesure du gyroscope (généralement de ±1000°/s à ±20000°/s) et une précision de position angulaire ≤ 0,001°;communication complète des données entre le plateau tournant et le gyroscope par une interface RS485/USB, et connecter à un système de régulation de la température pour stabiliser la température ambiante à 25°C±2°C (pour éliminer les interférences de température).

Pré-traitement au gyroscope: fixer le gyroscope MEMS à la plateforme de montage centrale de la plaque tournante, en veillant à ce que la surface de montage soit perpendiculaire à l'axe de rotation de la plaque tournante (erreur de coaxialité ≤ 0,02 mm);préchauffer pendant 30 minutes pour permettre au circuit interne du gyroscope d'atteindre l'équilibre thermique et éviter que la dérive de température initiale n'affecte les données d'étalonnage.

Réglage du paramètre de référence: les paramètres de base d'entrée tels que le modèle du gyroscope, la sensibilité nominale (par exemple, 10mV/(°/s)), et la tension de biais zéro dans le système de commande du tourne-disque,réglerle protocole d'étalonnage standard (par exemple, IEEE 1554.2) et compléter la correspondance des paramètres entre les appareils.

II. Processus d'étalonnage du noyau: étalonnage en pleine dimension de zéro biais statique à vitesse dynamique

La température contrôléele tourne-disque permet d'effectuer un étalonnage complet du gyroscope avec un biais zéro, une sensibilité nulle et une erreur non linéaire grâce à une combinaison de positionnement statique et de rotation dynamique.Le processus de base se compose de trois étapes:

1. Étalonnage statique à zéro biais: élimination de la référence d'erreur statique

L'erreur de biais zéro est la dérive de sortie d'un gyroscope lorsqu'il est stationnaire, et c'est un facteur clé affectant la précision des mesures statiques.température contrôléeLe tourne-disque était maintenu immobile (taux angulaire = 0°/s) et les données de sortie du gyroscope étaient collectées en continu pendant 10 minutes.et le biais zéro moyen a été calculé selon la formule suivante::

Zéro biaisV0= (ΣViJe vous en prie.n(Je= 1 àn, oùnest le nombre total de jeux de données)

Les valeurs aberrantes dépassant l'intervalle de 3σ (σ étant l'écart type)sont supprimés et la valeur de biais zéro finale est utilisée comme référence pour la correction ultérieure des données.

2Calibration dynamique de la sensibilité: établir une relation linéaire entre les entrées et les sorties.

La sensibilité est le rapport entre le changement de sortie du gyroscope et sa vitesse angulaire d'entrée; l'étalonnage doit couvrir toute sa gamme.La plaque tournante à température réglée est tournée uniformément à cinq vitesses angulaires caractéristiques (par exemple, 100°/s, 500°/s, 1000°/s, 1500°/s, 2000°/s).les données sont collectées, et la tension de sortie moyenneVicorrespondant à chaque taux est calculé.

SensitivitéLe K.= (Vi-V0Je vous en prie.Le nombre de(Le nombre deest la vitesse angulaire définie du plateau tournant)

avecLe nombre decomme l'axe horizontal etVi-VCalculer l'équation de l'ajustement linéaire en utilisant la méthode des moindres carrés pour s'assurer que la qualité de l'ajustementR2≥ 0,999La pente à ce point est la sensibilité réelle après étalonnage.

3. Étalonnage d'erreur non linéaire: corrige les écarts sur lepleinela plage de mesure.

Sur la base de l'étalonnage de la sensibilité, ajouter 10 points de vitesse angulaire uniformément répartis (par exemple, 200°/s, 400°/s...1800°/s), répéter le processus d'acquisition de données dynamiques,et calculer l'écart entre la sortie réelle et la valeur de montage linéaire à chaque point:

Erreur non linéaireδJe suis désolé._réelleV-_équipéV) / (échelle complèteV - V0)] × 100%

Siδdépasse les exigences de performance du gyroscope (généralement ≤ 0,5%), un coefficient de compensation d'erreur doit être appliqué par le système de commande du tourne-disque pour obtenir une correction non linéaire à travers lepleinela portée.

III. Vérification post-étalonnage: une étape essentielle pour assurer la fiabilité des données

Après l'étalonnage, le système doit réussir à la fois les vérifications de "réétalonnage" et les vérifications de "scenario test".

1.Rétabli et vérification: Sélectionnez au hasard 3 angulairestauxles points (par exemple, 300°/s, 800°/s, 1600°/s), répéter le processus d'étalonnage dynamique et comparer la sensibilité et le biais zéro des deux étalonnages.la précision de l'installation et le lien d'acquisition des données doivent être réexaminés.

2.Test de scénario: Connectez le gyroscope calibré à l'unité de mesure inertielle (IMU), simuler les changements d'attitude du drone (tels que l'inclinaison et la rotation de ± 30°) à traversune température contrôléeLa valeur de l'erreur doit être réglée à 0,01°.

Par un étalonnage normalisé à l'aide d'unà température contrôléetourne-disque, la stabilité à biais zéro des gyroscopes MEMS peut être améliorée de plus de 50% et l'erreur de sensibilité peut être contrôlée à 0,1%,fournissant une garantie de base pour le bon fonctionnement des systèmes suivants.