隨著技術(shù)的發(fā)展,MEMS慣性測量單元的精度不斷提高,又因其具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn),在越來越多的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。MEMS慣性測量單元的研制對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)都具有重要的價(jià)值�；诠栉⑼勇輧x和硅微加速度計(jì),本文針對(duì)某水下裝置研制了一款MEMS慣性測量單元,并對(duì)系統(tǒng)中硅微陀螺儀的溫度補(bǔ)償技術(shù)和慣性測量單元的耦合誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究。全文的主要內(nèi)容如下:（1）分析了硅微陀螺儀、硅微加速度計(jì)的動(dòng)力學(xué)模型和工作原理,對(duì)硅微陀螺儀溫度誤差來源進(jìn)行了分析,表明其主要來源于材料和電路元器件的溫度特性,介紹了MEMS慣性測量單元的誤差分類,為后續(xù)溫度補(bǔ)償和耦合誤差補(bǔ)償提供了基礎(chǔ)。（2）針對(duì)MEMS慣性測量單元的應(yīng)用環(huán)境和工程需求,進(jìn)行了系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模態(tài)、諧響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)仿真分析,完成了硅微陀螺儀測控電路、加速度計(jì)配置電路和信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理FPGA數(shù)字電路設(shè)計(jì)與優(yōu)化,系統(tǒng)軟件框架及信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和通信等軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了 MEMS慣性測量單元樣機(jī)。（3）基于溫度對(duì)硅微陀螺儀品質(zhì)因數(shù)、固有頻率和零偏影響機(jī)理的分析,分別設(shè)計(jì)了線性和分段線性模型對(duì)陀螺儀的常溫和全溫零偏輸出進(jìn)行離線和... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 MEMS陀螺儀和加速度計(jì)
        1.2.2 MEMS慣性測量單元
        1.2.3 硅微陀螺儀溫度補(bǔ)償技術(shù)
        1.2.4 MEMS慣性測量單元誤差建模及補(bǔ)償技術(shù)
    1.3 課題研究的目的及意義
    1.4 論文主要內(nèi)容
第二章 MEMS慣性測量單元的基礎(chǔ)理論
    2.1 引言
    2.2 MEMS慣性器件的基本原理
        2.2.1 硅微陀螺儀的基本原理
        2.2.2 硅微加速度計(jì)的基本原理
    2.3 硅微陀螺儀溫度誤差來源
        2.3.1 陀螺儀材料溫度特性和封裝技術(shù)引入誤差
        2.3.2 電路元器件溫度特性引入誤差
    2.4 MEMS慣性測量單元誤差分類
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MEMS慣性測量單元設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 MEMS慣性測量單元應(yīng)用環(huán)境與工程需求分析
        3.2.1 應(yīng)用環(huán)境
        3.2.2 工程需求
    3.3 MEMS慣性測量單元機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析
        3.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.3.2 安裝框架有限元分析
    3.4 MEMS慣性測量單元硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        3.4.1 硅微陀螺儀測控電路仿真與實(shí)現(xiàn)
        3.4.2 硅微加速度計(jì)配置電路
        3.4.3 FPGA信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理電路
    3.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        3.5.1 軟件整體框架
        3.5.2 陀螺儀和加速度計(jì)信號(hào)采集
        3.5.3 數(shù)據(jù)處理與誤差補(bǔ)償
        3.5.4 RS485串口通信
    3.6 本章小結(jié)
第四章 硅微陀螺儀溫度補(bǔ)償技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 溫度對(duì)硅微陀螺儀的影響機(jī)理分析
        4.2.1 溫度對(duì)陀螺儀品質(zhì)因數(shù)的影響
        4.2.2 溫度對(duì)陀螺儀固有頻率的影響
        4.2.3 溫度對(duì)陀螺儀零偏的影響
    4.3 硅微陀螺儀常溫零偏溫度補(bǔ)償仿真與實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 常溫零偏溫度補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法
        4.3.2 陀螺零偏相關(guān)性能測試及計(jì)算方法
        4.3.3 溫度補(bǔ)償方法離線仿真
        4.3.4 常溫零偏溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
    4.4 硅微陀螺儀全溫零偏溫度補(bǔ)償仿真與實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 全溫零偏溫度補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法
        4.4.2 溫度補(bǔ)償方法離線仿真
        4.4.3 全溫零偏溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 MEMS慣性測量單元耦合誤差建模及補(bǔ)償技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 MEMS慣性測量單元誤差分析
        5.2.1 零偏和標(biāo)度因數(shù)誤差
        5.2.2 交叉軸耦合誤差
        5.2.3 陀螺儀g敏感性誤差和加速度計(jì)角速度敏感性誤差
    5.3 MEMS慣性測量單元耦合誤差建模與解耦設(shè)計(jì)
        5.3.1 陀螺儀耦合誤差建模
        5.3.2 加速度計(jì)耦合誤差建模
        5.3.3 耦合誤差模型解耦計(jì)算
    5.4 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)與耦合誤差補(bǔ)償模型參數(shù)計(jì)算
        5.4.1 耦合參數(shù)測試標(biāo)定
        5.4.2 耦合誤差補(bǔ)償模型參數(shù)計(jì)算
    5.5 誤差補(bǔ)償效果驗(yàn)證與結(jié)果分析
        5.5.1 耦合誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)
        5.5.2 陀螺儀g敏感性補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)
    5.6 本章小計(jì)
第六章 MEMS慣性測量單元性能實(shí)驗(yàn)
    6.1 引言
    6.2 MEMS慣性測量單元樣機(jī)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        6.2.1 MEMS慣性測量單元樣機(jī)
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    6.3 性能測試方法及計(jì)算方法
        6.3.1 性能測試方法
        6.3.2 計(jì)算方法
    6.4 性能實(shí)驗(yàn)
        6.4.1 標(biāo)度因數(shù)
        6.4.2 常溫零偏
        6.4.3 全溫零偏
        6.4.4 量程及系統(tǒng)功耗
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 未來展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三軸高g壓阻式微加速度計(jì)的設(shè)計(jì)[J]. 林杰,林立偉,郭航.  廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(04)
[2]硅微振梁式加速度計(jì)抗溫漂的微結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)[J]. 王帆,董景新,趙淑明,嚴(yán)斌.  中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(02)
[3]改善MEMS陀螺誤差溫度穩(wěn)定性的驅(qū)動(dòng)力補(bǔ)償方法[J]. 劉宇航,陳志勇,張嶸.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(04)
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碩士論文
[1]MIMU器件參數(shù)辨識(shí)及誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 吳紓婕.北京理工大學(xué) 2015
[2]微慣性測量單元標(biāo)定與溫度補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 朱加義.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]硅微陀螺的溫度特性研究[D]. 滿海鷗.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[4]FOG捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定和誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 羅超.哈爾濱工程大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3292894