In gebieden zoals traagheidsnavigatie, dronecontrole en slimme draagbare apparaten bepaalt de meetnauwkeurigheid van MEMS-gyroscopen rechtstreeks de prestaties van het systeem.als gevolg van factoren zoals verpakkingsstress, temperatuurverschuiving en nul-biasfout, MEMS gyroscopen zijn gevoelig voor afwijkingen van de gegevens na het verlaten van de fabriek.Temperatuurgecontroleerddraaitafels, als speciale kalibratieapparatuur, kan door gestandaardiseerde procedures systeemfouten elimineren, waardoor de gyroscoop terugkeert naar zijn optimale meetstaat.Dit artikel beschrijft de belangrijkste stappen en belangrijke technologieën voor het kalibreren van MEMS-gyroscopen met behulp vaneen temperatuur-een gereguleerde draaitafel, die ingenieurs helpt het kalibratiewerk efficiënt te voltooien.

I. Voorbereidingen vóór kalibratie: dubbele verificatie van apparatuur en parameters

Een nauwkeurige kalibratie vereist een stabiele testomgeving en het kernvoorbereidingswerk draait om "apparatuurmatching" en "state reset":

Selectie en aansluiting van de apparatuur: Selecteer eeneen temperatuurgestuurde draaitafelmet een hoekfrequentiebereik dat het meetbereik van de gyroscoop bestrijkt (meestal ±1000°/s tot ±20000°/s) en een hoekpositiegenauigheid ≤ 0,001°;volledige gegevenscommunicatie tussen de draaitafel en de gyroscoop via een RS485/USB-interface, en verbinding maken met een temperatuurregelsysteem om de omgevingstemperatuur te stabiliseren op 25°C±2°C (om temperatuurinterferentie te voorkomen).

Gyroscoopvoorbewerking: bevestig de MEMS-gyroscoop op het centrale montageplatform van de draaitafel, waarbij wordt gewaarborgd dat het montageoppervlak loodrecht is op de rotatieas van de draaitafel (coaxialiteitsfout ≤ 0,02 mm);voorverhitting gedurende 30 minuten om de interne circuits van de gyroscoop het thermische evenwicht te laten bereiken en te voorkomen dat de aanvankelijke temperatuur afwijking de kalibratiegegevens beïnvloedt.

Instelling van de referentieparameter: Invoer van basisparameters zoals gyroscoopmodel, nominale gevoeligheid (bv. 10mV/(°/s) en nul biasspanning in het schakelaarsysteem,aanpassenhet standaard kalibratieprotocol (bijv. IEEE 1554.2) en de parametermatching tussen apparaten voltooien.

II. Kernkalibratieproces: voldimensionale kalibratie van statische nulbias naar dynamische snelheid

De temperatuurgecontroleerdeDe draaitafel bereikt een uitgebreide kalibratie van de gyroscoop's zero bias, gevoeligheid en niet-lineaire fout door een combinatie van statische positionering en dynamische rotatie.Het kernproces bestaat uit drie stappen:

1Static zero-bias kalibratie: verwijdering van statische foutreferentie

Het is een belangrijke factor die van invloed is op de nauwkeurigheid van statische metingen.Temperatuur -gecontroleerdde draaitafel werd stilgehouden (hoekfrequentie = 0°/s) en de gyroscoopgegevens werden gedurende 10 minuten continu verzameld.en de gemiddelde neerwaartse vertekening werd berekend volgens de volgende formule::

Nul vooroordelenV0= (ΣVi) /n(- Ik= 1 totn, waarnis het totale aantal datasets)

Afwijkende waarden die het bereik van 3σ (σ is de standaardafwijking)worden verwijderd, en de definitieve nul-biaswaarde wordt gebruikt als benchmark voor latere correcties van de gegevens.

2. Dynamische gevoeligheidskalibratie: het vaststellen van een lineaire relatie tussen invoer en uitvoer.

Gevoeligheid is de verhouding tussen de uitgangsverandering van de gyroscoop en de ingangshoekfrequentie; de kalibratie moet het volledige bereik bestrijken.De temperatuursgecontroleerde draaitafel wordt gelijkmatig gedraaid met vijf kenmerkende hoeksnelheden (bijv. 100°/s, 500°/s, 1000°/s, 1500°/s, 2000°/s).gegevens worden verzameld, en de gemiddelde uitgangsspanningVivoor elk tarief wordt berekend.

GevoeligheidK= (Vi-V0) /Oi(Oiis de ingestelde hoeksnelheid van de draaitafel)

metOials de horizontale as en (Vi-V0) als de verticale as. Bereken de lineaire pasvorm vergelijking met behulp van de kleinste vierkanten methode om ervoor te zorgen dat de goedheid van pasvormR2≥ 0.999De helling op dit punt is de werkelijke gevoeligheid na kalibratie.

3. Niet-lineaire foutkalibratie: corrigeert afwijkingen over devolmeetbereik.

Op basis van de gevoeligheidskalibratie worden 10 gelijkmatig verdeelde hoeksnelheidspunten toegevoegd (bijv. 200°/s, 400°/s...1800°/s), herhaalt het proces van dynamische gegevensopname,en berekenen de afwijking tussen de werkelijke output en de lineaire montage waarde op elk punt:

Niet-lineaire foutδ= [(_{daadwerkelijk}V-_ingebouwdV) / (volledige schaalV - V0)] × 100%

AlsδWanneer het vermogen van de gyroscoop (meestal ≤ 0,5%) wordt overschreden, moet een foutcompensatiecoëfficiënt worden toegepast via het draaibordbesturingssysteem om een niet-lineaire correctie over devolbereik.

III. Verificatie na kalibratie: een belangrijke stap om de betrouwbaarheid van de gegevens te waarborgen

Na de kalibratie moet het systeem zowel de verificatie "recalibratieverificatie" als de verificatie "scenario-tests" doorstaan.

1.Recalibratie en verificatie: Willekeurig selecteren 3 hoekigetariefde dynamische kalibratieprocedure herhalen en de gevoeligheid en nulverschillen van de twee kalibraties vergelijken.de installatie nauwkeurigheid en de gegevensverzamelverbinding moeten opnieuw worden gecontroleerd.

2.Scenario-testen: Sluit de gekalibreerde gyroscoop aan op de traagheidsmetingseenheid (IMU), simuleer de houdingswijzigingen van de drone (zoals ±30° schommeling en rotatie) dooreen temperatuurgecontroleerdede draaitafel, verzamelen de hoekpositiegegevens die door de gyroscoop worden uitgebracht en vergelijken met de standaardhoekpositie van de draaitafel.

Door middel van gestandaardiseerde kalibratie met behulp van eentemperatuurgecontroleerddraaitafel, kan de stabiliteit van MEMS-gyroscopen met nul-bias met meer dan 50% worden verbeterd en kan de gevoeligheidsachterstand binnen 0,1%,een essentiële garantie voor de correcte werking van de volgende systemen.