ในสาขาต่างๆ เช่น การนําทางโดยอัตโนมัติ การควบคุมเครื่องบินไร้ผู้ขับเคลื่อน และเครื่องมือที่ใส่ได้อย่างฉลาด ความแม่นยําในการวัดของเครื่องจิโรสโกป MEMS กําหนดผลการทํางานของระบบโดยตรงเนื่องจากปัจจัย เช่น ความเครียดในการบรรจุ, การเคลื่อนไหวของอุณหภูมิ และความผิดพลาดที่มีความคัดแย้งศูนย์, จีโรสโกป MEMS มีแนวโน้มที่จะมีความผิดพลาดของข้อมูลหลังจากออกจากโรงงานระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนเสียง เป็นอุปกรณ์ปรับระดับพิเศษ, สามารถกําจัดความผิดพลาดของระบบผ่านวิธีการมาตรฐาน, ทําให้จิโรสโกปกลับมาอยู่ในสภาพการวัดที่ดีที่สุดบทความนี้รายละเอียดขั้นตอนหลักและเทคโนโลยีหลักสําหรับการปรับขนาดจิโรสโกป MEMS โดยใช้ความร้อนเครื่องหมุนที่ควบคุม ช่วยให้วิศวกรสามารถทําการปรับระดับได้อย่างมีประสิทธิภาพ
I. การเตรียมการก่อนการปรับระดับ: การตรวจสอบสองครั้งของอุปกรณ์และปริมาตร
การปรับขนาดที่แม่นยําต้องมีสภาพแวดล้อมการทดสอบที่มั่นคง และงานการเตรียมหลักหมุนเวียนรอบ "การจับคู่อุปกรณ์" และ "การตั้งค่าใหม่ของภาวะ":
การเลือกและเชื่อมเครื่องมือ: เลือก aเครื่องเล่นที่ควบคุมอุณหภูมิมีช่วงความเร็วมุมครอบคลุมช่วงการวัดของจิโรสโกป (โดยทั่วไป ±1000°/s ถึง ±20000°/s) และความแม่นยําของตําแหน่งมุม ≤ 0.001°การสื่อสารข้อมูลที่สมบูรณ์แบบระหว่างเครื่องหมุนและเครื่อง gyroscope ผ่านอินเตอร์เฟซ RS485/USB, และเชื่อมต่อกับระบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อทําให้อุณหภูมิบริเวณคงที่ 25 °C ± 2 °C (เพื่อกําจัดการแทรกแซงอุณหภูมิ)
การประมวลผลก่อนด้วยเครื่อง gyroscope: ติดจีโรสโกป MEMS บนพื้นฐานการติดตั้งกลางของแผ่นหมุน, รับประกันว่าพื้นที่ติดตั้งตั้งตั้งตรงกับแกนหมุนของแผ่นหมุน (ความผิดพลาดของโคอาเซียลิตี้ ≤ 0.02 mm);ทําการทําความร้อนก่อน 30 นาที เพื่อให้วงจรภายในของเครื่อง gyroscope สามารถบรรลุความสมดุลทางความร้อน และหลีกเลี่ยงการเคลื่อนไหวของอุณหภูมิตอนเริ่มต้นที่ส่งผลต่อข้อมูลการปรับ.
การตั้งค่าพารามิเตอร์อ้างอิง: การใส่ปริมาตรฐานพื้นฐาน เช่น รูปแบบจิโรสโกป ความรู้สึกเฉพาะ (ตัวอย่างเช่น 10mV/(°/s)) และความกระชับกระแสไฟฟ้าเสมือนศูนย์ในระบบควบคุมเครื่องหมุนปรับโปรโตคอลการปรับขนาดมาตรฐาน (เช่น IEEE 1554.2) และทําการสมองพารามิเตอร์ระหว่างอุปกรณ์ให้สมบูรณ์
II. กระบวนการปรับระดับแกน: ปรับระดับขนาดเต็มจาก Static Zero Bias ไปยัง Dynamic Rate
ระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนทําการปรับขนาดครบวงจรของจิโรสโกปที่ไม่มีความเบี่ยงเบน ความรู้สึกและความผิดพลาดที่ไม่ตรงข้ามเส้นทาง ผ่านการผสมผสานการตั้งตําแหน่งแบบสถิติและการหมุนแบบไดนามิกกระบวนการหลักประกอบด้วย 3 ขั้นตอน:
1. การปรับระดับสแตตติก 0-เบียส: การกําจัดความผิดพลาดสแตตติก
ความผิดพลาดความคัดค้านศูนย์ คือการเคลื่อนไหวผลิตของจิโรสโกปเมื่อมันหยุดนิ่ง และมันเป็นปัจจัยสําคัญที่ส่งผลกระทบต่อความแม่นยําของการวัดสแตตติกระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนเสียงถูกรักษาโดยไม่เคลื่อนย้าย (อัตรามุม = 0°/วินาที) และข้อมูลการออกของจิโรสโกปถูกรวบรวมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 10 นาทีและความเสี่ยงศูนย์กลางถูกคํานวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ความคัดค้าน 0V0= (ΣVi) /n(i= 1 ถึงnที่ไหนnเป็นจํานวนรวมของชุดข้อมูล)
ค่าเฉพาะที่เกินช่วง 3σ (σ คือการหันมาตรฐาน)ถอนออก และค่าเสี้ยวเสี้ยวสุดท้ายจะถูกใช้เป็นจุดเทียบสําหรับการแก้ไขข้อมูลในภายหลัง
2การปรับความรู้สึกแบบไดนามิค: การกําหนดความสัมพันธ์แบบเส้นตรงระหว่างข้อมูลเข้าและข้อมูลออก
ความรู้สึกคือสัดส่วนของการเปลี่ยนแปลงการออกของจิโรสโกปกับอัตรามุมการเข้า; การปรับระดับต้องครอบคลุมช่วงทั้งหมดของมันเครื่องหมุนที่ควบคุมอุณหภูมิจะหมุนอย่างเท่าเทียมกันในอัตรามุมที่เป็นลักษณะห้า (ตัวอย่างเช่น 100 ° / s, 500 ° / s, 1000 ° / s, 1500 ° / s, 2000 ° / s) หลังการตั้งค่าคงที่ 3 นาทีในแต่ละอัตราข้อมูลถูกรวบรวม, และแรงดันออกเฉลี่ยViซึ่งตรงกับอัตราการเงินแต่ละอัตรา
ความรู้สึกK= (Vi-V0) /ωi(ωiคือความเร็วมุมที่ตั้งของเครื่องหมุน)
ด้วยωiในฐานะแกนแนวราบและ (Vi-V0) ในฐานะแกนแนวตั้ง คํานวณสมการการปรับแบบเส้นตรงโดยใช้วิธีสแควร์น้อยที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าความดีของการปรับR2≥ 0999ความชันที่จุดนี้คือความรู้สึกจริงหลังจากการปรับ
3. การปรับระดับความผิดพลาดที่ไม่เป็นเส้นตรง: แก้ไขความเบี่ยงเบนเต็มระยะการวัด
โดยใช้การปรับความรู้สึก เพิ่มจุดความเร็วมุม 10 จุดที่กระจายกระจายได้อย่างเท่าเทียมกัน (เช่น 200°/s, 400°/s...1800°/s) ซ้ํากระบวนการเก็บข้อมูลแบบไดนามิกและคํานวณความเบี่ยงเบนระหว่างผลิตจริงและค่าการติดตั้งเส้นตรงในแต่ละจุด:
ความผิดพลาดไม่ตรงδ= [(จริงๆV-ติดตั้งV) / (ขนาดเต็มV - V0) ] × 100%
ถ้าδกว่าความต้องการการทํางานของ gyroscope (โดยทั่วไป ≤ 0.5%) จําเป็นต้องใช้สัมพันธ์การชดเชยความผิดพลาดผ่านระบบควบคุม turntable เพื่อบรรลุการแก้ไขไม่ตรงข้ามเต็มระยะทาง
III การตรวจสอบหลังการปรับขนาด: ขั้นตอนสําคัญในการรับประกันความน่าเชื่อถือของข้อมูล
หลังจากการปรับระดับ ระบบต้องผ่านการตรวจสอบ "การตรวจสอบการปรับระดับใหม่" และ "การทดสอบฉาก"
1.การปรับขนาดใหม่และการตรวจสอบ: เลือกสุ่ม 3 มุมอัตราจุด (ตัวอย่างเช่น 300°/s, 800°/s, 1600°/s) ซ้ํากระบวนการการปรับขนาดแบบไดนามิก และเปรียบเทียบความรู้สึกและความเสื่อมศูนย์ของการปรับขนาดสองจุด การเบี่ยงเบนต้อง ≤ 0.1% ไม่เช่นนั้นความแม่นยําของการติดตั้งและการเชื่อมต่อการเก็บข้อมูลต้องตรวจสอบใหม่.
2.การทดสอบฉาก: ติดต่อจิโรสโกปที่ปรับขนาดกับหน่วยวัดความอ่อนแอ (IMU) ทําการจําลองการเปลี่ยนแปลงท่าทางของเครื่องบินไร้คนขับ (เช่นความชันและหมุน ± 30 °) ผ่านเครื่องควบคุมอุณหภูมิแผ่นหมุน, เก็บข้อมูลมุมที่ออกโดย gyroscope และเปรียบเทียบมันกับมุมมาตรฐานของ แผ่นหมุน ความผิดพลาดควรควบคุมภายใน 0.01 °
ผ่านการปรับระดับมาตรฐาน โดยใช้ระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนเสียง, ความมั่นคงของจิโรสโกป MEMS ที่มีความเสี่ยงศูนย์สามารถปรับปรุงได้มากกว่า 50% และความผิดพลาดความรู้สึกสามารถควบคุมได้ภายใน 0.1%ให้การรับประกันหลักสําหรับการทํางานที่แม่นยําของระบบภายหลัง.
ในสาขาต่างๆ เช่น การนําทางโดยอัตโนมัติ การควบคุมเครื่องบินไร้ผู้ขับเคลื่อน และเครื่องมือที่ใส่ได้อย่างฉลาด ความแม่นยําในการวัดของเครื่องจิโรสโกป MEMS กําหนดผลการทํางานของระบบโดยตรงเนื่องจากปัจจัย เช่น ความเครียดในการบรรจุ, การเคลื่อนไหวของอุณหภูมิ และความผิดพลาดที่มีความคัดแย้งศูนย์, จีโรสโกป MEMS มีแนวโน้มที่จะมีความผิดพลาดของข้อมูลหลังจากออกจากโรงงานระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนเสียง เป็นอุปกรณ์ปรับระดับพิเศษ, สามารถกําจัดความผิดพลาดของระบบผ่านวิธีการมาตรฐาน, ทําให้จิโรสโกปกลับมาอยู่ในสภาพการวัดที่ดีที่สุดบทความนี้รายละเอียดขั้นตอนหลักและเทคโนโลยีหลักสําหรับการปรับขนาดจิโรสโกป MEMS โดยใช้ความร้อนเครื่องหมุนที่ควบคุม ช่วยให้วิศวกรสามารถทําการปรับระดับได้อย่างมีประสิทธิภาพ
I. การเตรียมการก่อนการปรับระดับ: การตรวจสอบสองครั้งของอุปกรณ์และปริมาตร
การปรับขนาดที่แม่นยําต้องมีสภาพแวดล้อมการทดสอบที่มั่นคง และงานการเตรียมหลักหมุนเวียนรอบ "การจับคู่อุปกรณ์" และ "การตั้งค่าใหม่ของภาวะ":
การเลือกและเชื่อมเครื่องมือ: เลือก aเครื่องเล่นที่ควบคุมอุณหภูมิมีช่วงความเร็วมุมครอบคลุมช่วงการวัดของจิโรสโกป (โดยทั่วไป ±1000°/s ถึง ±20000°/s) และความแม่นยําของตําแหน่งมุม ≤ 0.001°การสื่อสารข้อมูลที่สมบูรณ์แบบระหว่างเครื่องหมุนและเครื่อง gyroscope ผ่านอินเตอร์เฟซ RS485/USB, และเชื่อมต่อกับระบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อทําให้อุณหภูมิบริเวณคงที่ 25 °C ± 2 °C (เพื่อกําจัดการแทรกแซงอุณหภูมิ)
การประมวลผลก่อนด้วยเครื่อง gyroscope: ติดจีโรสโกป MEMS บนพื้นฐานการติดตั้งกลางของแผ่นหมุน, รับประกันว่าพื้นที่ติดตั้งตั้งตั้งตรงกับแกนหมุนของแผ่นหมุน (ความผิดพลาดของโคอาเซียลิตี้ ≤ 0.02 mm);ทําการทําความร้อนก่อน 30 นาที เพื่อให้วงจรภายในของเครื่อง gyroscope สามารถบรรลุความสมดุลทางความร้อน และหลีกเลี่ยงการเคลื่อนไหวของอุณหภูมิตอนเริ่มต้นที่ส่งผลต่อข้อมูลการปรับ.
การตั้งค่าพารามิเตอร์อ้างอิง: การใส่ปริมาตรฐานพื้นฐาน เช่น รูปแบบจิโรสโกป ความรู้สึกเฉพาะ (ตัวอย่างเช่น 10mV/(°/s)) และความกระชับกระแสไฟฟ้าเสมือนศูนย์ในระบบควบคุมเครื่องหมุนปรับโปรโตคอลการปรับขนาดมาตรฐาน (เช่น IEEE 1554.2) และทําการสมองพารามิเตอร์ระหว่างอุปกรณ์ให้สมบูรณ์
II. กระบวนการปรับระดับแกน: ปรับระดับขนาดเต็มจาก Static Zero Bias ไปยัง Dynamic Rate
ระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนทําการปรับขนาดครบวงจรของจิโรสโกปที่ไม่มีความเบี่ยงเบน ความรู้สึกและความผิดพลาดที่ไม่ตรงข้ามเส้นทาง ผ่านการผสมผสานการตั้งตําแหน่งแบบสถิติและการหมุนแบบไดนามิกกระบวนการหลักประกอบด้วย 3 ขั้นตอน:
1. การปรับระดับสแตตติก 0-เบียส: การกําจัดความผิดพลาดสแตตติก
ความผิดพลาดความคัดค้านศูนย์ คือการเคลื่อนไหวผลิตของจิโรสโกปเมื่อมันหยุดนิ่ง และมันเป็นปัจจัยสําคัญที่ส่งผลกระทบต่อความแม่นยําของการวัดสแตตติกระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนเสียงถูกรักษาโดยไม่เคลื่อนย้าย (อัตรามุม = 0°/วินาที) และข้อมูลการออกของจิโรสโกปถูกรวบรวมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 10 นาทีและความเสี่ยงศูนย์กลางถูกคํานวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ความคัดค้าน 0V0= (ΣVi) /n(i= 1 ถึงnที่ไหนnเป็นจํานวนรวมของชุดข้อมูล)
ค่าเฉพาะที่เกินช่วง 3σ (σ คือการหันมาตรฐาน)ถอนออก และค่าเสี้ยวเสี้ยวสุดท้ายจะถูกใช้เป็นจุดเทียบสําหรับการแก้ไขข้อมูลในภายหลัง
2การปรับความรู้สึกแบบไดนามิค: การกําหนดความสัมพันธ์แบบเส้นตรงระหว่างข้อมูลเข้าและข้อมูลออก
ความรู้สึกคือสัดส่วนของการเปลี่ยนแปลงการออกของจิโรสโกปกับอัตรามุมการเข้า; การปรับระดับต้องครอบคลุมช่วงทั้งหมดของมันเครื่องหมุนที่ควบคุมอุณหภูมิจะหมุนอย่างเท่าเทียมกันในอัตรามุมที่เป็นลักษณะห้า (ตัวอย่างเช่น 100 ° / s, 500 ° / s, 1000 ° / s, 1500 ° / s, 2000 ° / s) หลังการตั้งค่าคงที่ 3 นาทีในแต่ละอัตราข้อมูลถูกรวบรวม, และแรงดันออกเฉลี่ยViซึ่งตรงกับอัตราการเงินแต่ละอัตรา
ความรู้สึกK= (Vi-V0) /ωi(ωiคือความเร็วมุมที่ตั้งของเครื่องหมุน)
ด้วยωiในฐานะแกนแนวราบและ (Vi-V0) ในฐานะแกนแนวตั้ง คํานวณสมการการปรับแบบเส้นตรงโดยใช้วิธีสแควร์น้อยที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าความดีของการปรับR2≥ 0999ความชันที่จุดนี้คือความรู้สึกจริงหลังจากการปรับ
3. การปรับระดับความผิดพลาดที่ไม่เป็นเส้นตรง: แก้ไขความเบี่ยงเบนเต็มระยะการวัด
โดยใช้การปรับความรู้สึก เพิ่มจุดความเร็วมุม 10 จุดที่กระจายกระจายได้อย่างเท่าเทียมกัน (เช่น 200°/s, 400°/s...1800°/s) ซ้ํากระบวนการเก็บข้อมูลแบบไดนามิกและคํานวณความเบี่ยงเบนระหว่างผลิตจริงและค่าการติดตั้งเส้นตรงในแต่ละจุด:
ความผิดพลาดไม่ตรงδ= [(จริงๆV-ติดตั้งV) / (ขนาดเต็มV - V0) ] × 100%
ถ้าδกว่าความต้องการการทํางานของ gyroscope (โดยทั่วไป ≤ 0.5%) จําเป็นต้องใช้สัมพันธ์การชดเชยความผิดพลาดผ่านระบบควบคุม turntable เพื่อบรรลุการแก้ไขไม่ตรงข้ามเต็มระยะทาง
III การตรวจสอบหลังการปรับขนาด: ขั้นตอนสําคัญในการรับประกันความน่าเชื่อถือของข้อมูล
หลังจากการปรับระดับ ระบบต้องผ่านการตรวจสอบ "การตรวจสอบการปรับระดับใหม่" และ "การทดสอบฉาก"
1.การปรับขนาดใหม่และการตรวจสอบ: เลือกสุ่ม 3 มุมอัตราจุด (ตัวอย่างเช่น 300°/s, 800°/s, 1600°/s) ซ้ํากระบวนการการปรับขนาดแบบไดนามิก และเปรียบเทียบความรู้สึกและความเสื่อมศูนย์ของการปรับขนาดสองจุด การเบี่ยงเบนต้อง ≤ 0.1% ไม่เช่นนั้นความแม่นยําของการติดตั้งและการเชื่อมต่อการเก็บข้อมูลต้องตรวจสอบใหม่.
2.การทดสอบฉาก: ติดต่อจิโรสโกปที่ปรับขนาดกับหน่วยวัดความอ่อนแอ (IMU) ทําการจําลองการเปลี่ยนแปลงท่าทางของเครื่องบินไร้คนขับ (เช่นความชันและหมุน ± 30 °) ผ่านเครื่องควบคุมอุณหภูมิแผ่นหมุน, เก็บข้อมูลมุมที่ออกโดย gyroscope และเปรียบเทียบมันกับมุมมาตรฐานของ แผ่นหมุน ความผิดพลาดควรควบคุมภายใน 0.01 °
ผ่านการปรับระดับมาตรฐาน โดยใช้ระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องหมุนเสียง, ความมั่นคงของจิโรสโกป MEMS ที่มีความเสี่ยงศูนย์สามารถปรับปรุงได้มากกว่า 50% และความผิดพลาดความรู้สึกสามารถควบคุมได้ภายใน 0.1%ให้การรับประกันหลักสําหรับการทํางานที่แม่นยําของระบบภายหลัง.
