基于均匀设计的MEMS陀螺温度标定试验设计

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第４２卷第１２期
２０１６年１２月
中国测试
ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ＆ＴＥＳＴ
Ｖ０ｌ＿４２Ｎｏ．１２Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１６
ｄｏｉ：１０．１１５５７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－５１２４．２０１６．１２．００２
基于均匀设计的ＭＥＭＳ陀螺温度标定试验设计
高爽，张晓娇，李慧鹏，蔡晓雯，李胜臣，王文杰，张维睿
（北京航空航天大学惯性技术重点试验室，北京１００１９１）
摘要：针对传统的温度试验方案存在试验量大、耗费时间长的问题，提出基于均匀设计法的三轴微电子机械系统
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｉｍｅ－ｃｏｎｓｕｍｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｅｓｔｐｒｏｇｒａｍｓｒｅｑｕｉｒｉｎｇ
少ＭＥＭＳ陀螺温度标定误差试验量，缩短研究周期，节约试验成本。关键词：ＭＥＭＳ陀螺：均匀设计法；温度；标定误差补偿文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ — ５１２４（２０１６）１２ — ｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｊｉａｏ，ＬＩＨｕｉｐｅｎｇ，ＣＡＩＸｉａｏｗｅｎ，ＬＩＳｈｅｎｇｃｈｅｎ，ＷＡＮＧＷｅｎｊｉｅ，ＺＨＡＮＧＷｅｉｒｕｉ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｎＩｎｅｒｔｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
ＴｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＭＥＭＳｇｙｒｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎｕｎｉｆｏｒｍｄｅｓｉｇｎ
ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌａｍｏｕｎｔｏｆｔｅｓｔｉｎｇ，ａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｒｅｅ—ａｘｉｓ
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｂａｓｅｄｏｎｆｏｕｒｆａｃｔｏｒｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｆｏｕｒｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｌｕｄｅｔｅｓｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｏｉｎｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｉｎｇｒａｔｅ，ＭＥＭＳｇｙｒｏｓｐｅｅｄａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｒｏｔａｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，
（ｍｉｃｒＵ — ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｖｓｔｅｍｓ，ＭＥＭＳ）陀螺温度标定误差补偿试验方案。设计基于均匀设计的四因素（测试温度
点、温变速率、ＭＥＭＳ陀螺转速及转动方向）试验方案。首先，构造试验所需的均匀设计表；其次，根据ＬＰ一偏差确定ＭＥＭＳ陀螺温度标定误差补偿实验的最佳试验方案；最后，搭建出ＭＥＭＳ陀螺温度标定的实验装置进行测试。试验结果表明：与将每一个因素的不同水平组合的全面设计方案相比，该试验方案不仅节省１２．５％的试验时间，还进一步减
ＭＥＭＳｇｙｒｏｂａｓｅｄ０ｎｕｎｉｆｏｒｍｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｏｎｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
ｔｈｅｕｎｉｆｏｔｉｎｄｅｓｉｇｎｔａｂｌｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｂｅｓｔｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｏｆＭＥＭＳｇｙｒｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＬＰ— ｄｅｖｉａｔｉｏｎｔｅｓｔｐｒｏｇｒａｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅＭＥＭＳｇｙｒｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｗａｓｂｕｉｌｔＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ