基于可调感温电桥的MEMS传感器恒温控制模型研究

温度漂移是限制MEMS传感器高精度应用的重要因素，恒温控制方案可从源头上降低温度漂移对其性能的影响。针对环境温度波动和温度梯度分布问题，提出了一种基于可调感温电桥的恒温控制模型，目标控温点通过不同温度信息加权得到，加权系数可由电学参数便捷调整，最终实现不同温度分布情况下的恒温点控制。同时，模型中增加了环境温度抑制电路，实时监测环境温度波动并将误差信息反馈至控制信号。利用Simulink搭建了热电一体化仿真模型，融合了具体电路结构和热学微分方程，仿真了热阻、热容和环境温度等因素对控温点的影响。考虑到环境温度(-55℃～55℃)以阶跃和斜坡方式变化，增加了环境温度抑制电路的模型，在温度稳定度方面分别优化了46.8倍(从1.7272×10^-4/℃到3.69×10^-6/℃@阶跃变化)和47.3倍(从1.5373×10^-4/℃到3.25×10^-6/℃@斜坡变化)。因此，所提出的恒温控制模型可有效抑制环境温度波动对恒温点的影响，并可应用于不同温度梯度分布情况，提高了恒温控制方案的适用性，缩短了设计周期。