二氧化碳（carbon dioxide, CO2）浓度监测是实现碳达峰、碳中和的重要基础，非分散红外（non-dispersive infrared, NDIR）检测技术作为温室气体测量领域应用最为广泛的技术之一，如何有效抑制温度漂移、确保长期监测数据的稳定性和可靠性是研究重点。实验表明，光源光功率、气体吸收线强、滤光片中心波长等容易受到环境温度影响。文中提出一种红外气体检测的温度补偿方法，研制了用于大气二氧化碳浓度红外检测的分析仪。选取以 4.26.m为中心波长的 CO2气体吸收线；利用高低温试验箱，对分析仪进行温度补偿实验研究；配置标准 CO2气体浓度，对分析仪进行浓度标定实验研究。测量结果表明，红外 CO2气体分析仪浓度测量稳定，温度补偿显著，具有快速响应、应用范围广等优点。该红外 CO2气体分析仪为陆地生态系统碳收支监测等领域提供可靠数据支撑。

为了实现两个方向的振动信号检测，提出了一种以杆为弹性结构的二维光纤光栅振动传感器。首先对该传感器进行了理论分析，并推导出其固有频率和灵敏度公式。然后对传感器结构进行了优化仿真，确定各个参数的最终值。最后通过实验研究了传感器的各项性能。实验结果表明，该传感器在x方向上的固有频率为493 Hz，灵敏度为54 pm/g，线性度为999%；在y方向上的固有频率为466 Hz，灵敏度为5 pm/g，线性度为975%。此外，采用双光纤光栅消除了温度对振动信号测量的影响，温度灵敏度为01 pm/°C。该传感器结构简单，可检测两个方向的振动信号，消除了温度的影响，在振动信号检测中表现良好，因此在多维振动信号检测领域具有重要研究意义。

1, 1, 1, 3, 4, 4, 4-7氟-3-(3氟甲基)-2-丁酮（C5-PFK）气体因其优良的电气绝缘性能和良好的环保特性受到国内外广泛关注。 制备高精度的C5-PFK混气并实现对其混合比的精准检测, 有利于对C5-PFK混气的科学论证, 最大限度的减少电力隐患。 采用FTIR实验, 结合B3LYP方法进行光谱理论计算, 对C5-PFK气体的红外光谱吸收特性进行了研究; 针对测试环境中可能存在的CO2及微水气体, 在相同的温压及光程条件下进行了谱线交叉干扰分析; 基于非分散性红外线(NDIR)技术对C5-PFK混气混合比传感器进行了仿真测试, 开展了传感器硬件系统的整体设计。 根据传感器的输出特性, 建立了BP神经网络温度补偿模型, 并对传感器的重复性及示值误差进行了测试。 结果表明: C5-PFK气体的强吸收峰位置分别为1 200、 1 262及1 796 cm-1, 分子理论计算与气体实测的红外光谱吻合较好; 合成空气背景下1 262 cm-1位置CO2气体的吸光度为6.04×10-7, 150 nm滤波带宽内微水峰面积影响因子约为3.15×10-3, 谱线交叉干扰可忽略不计, 采用NDIR技术选择1 262 cm-1位置实现混合比检测切实可行; 以量程追踪光程, 传感器仿真测试结果显示6.5 mm光程可实现0~15%的C5-PFK混气混合比的检测。 传感器输出特性显示: 吸收变量SA/SB值随温度的升高而减小, 呈现非线性关系; 10%的C5-PFK/Air混气在BP神经网络算法温度补偿前后最大示值误差分别为29.23%及1.29%, 补偿后输出吸收变量SA/SB值基本保持不变; 传感器重复性测试显示RSD为0.27%, 小于3%; 不同浓度对应的传感器示值的线性拟合系数R2为0.999, 最大示值误差为2.47%。 综上, 验证了该检测方法及其传感器在C5-PFK气体混合比检测范围、 抗干扰能力及可靠性等方面优势, 为C5-PFK混气电气设备混合比检测提供一种可行的解决方案。

温度影响加速度计的性能，误差来源主要由石英材料及封装工艺产生的热应力引起。针对加速度计温度漂移现象，该文介绍了集成式石英谐振加速度计低温漂结构设计和补偿方法。首先通过对称的差分结构消除一阶温度系数，并进行工艺优化，降低封装工艺对谐振器产生的热应力；其次采用随机森林拟合算法建立温度模型来补偿加速度计的温漂。在-20~80 ℃温度范围内对加速度计样机进行温漂测试，结果表明，工艺优化及补偿后的样机偏置稳定性提高了一个数量级。

针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题，该文分析了常用的温度补偿方法，提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型，结合标定实验采集的样本数据，建立了标定压力同敏感元件输出电压和温度的非线性映射关系，实现了温度补偿效果。结果表明，与传统的最小二乘法、三次样条插值法、标准RBF、粒子群优化反向传输神经网络(PSO-BP)、核极限学习机(ELM)神经网络等方法相比，该算法具有更好的补偿预测效果，且对样本数据不需要归一化处理，具有良好的工程实践意义。

设计了一种基于高阶温度补偿与内建负反馈稳压技术的带隙基准, 所设计的带隙基准具有低温漂和高PSRR的优点。通过采用两对工作在亚阈值区的MOS管, 根据不同工作温度分段产生指数型补偿电流, 形成高阶温度补偿, 降低了带隙基准的温度系数。基于带隙基准输出电压, 通过内建负反馈稳压电路, 提高了带隙基准的电源抑制能力。基于Dongbu 0.18 μm BCD工艺, 完成了低温漂高PSRR带隙基准的设计、版图绘制和后仿真验证。带隙基准的版图面积为290 μm×200 μm。后仿真结果表明, 所设计的带隙基准在-45~125 ℃范围内温度系数仅为1.15×10-6/℃, 电源抑制比为83.22 dB; 在2.8~5.5 V电源电压变化下, 基准电压的平均值为1.212 V, 线性调整率为0.015%。

基于华虹0.18 μm BCD工艺，设计了一种具有高PSRR的分段温度补偿带隙基准。电路采用5 V电源进行供电，基准输出电压为1.256 V。仿真结果表明，在-45~125 ℃的温度范围内，TT工艺角下，传统结构的温漂系数只能达到2.048×10-5/℃。采用新型分段温度补偿的带隙基准的温漂系数为3.631×10-6/℃，相比传统结构，温度系数降低了82.3%。静态功耗为220 μW。PSRR在低频可达到-102 dB，在350 kHz处有最差PSRR，但仍有-30 dB。该带隙基准适用于高精度、大电流开关电源的模拟集成电路。

为了稳定准确地检测甲醇蒸汽浓度, 该文提出了一种基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜的光纤Bragg光栅(FBG)甲醇传感器。首先使用氢氟酸腐蚀部分包层, 在栅区表面涂覆一层PMMA薄膜;然后构建测量系统, 建立了传感器检测甲醇蒸汽的理论模型;最后引入温度补偿单元, 消除温度对甲醇蒸汽浓度测量产生的影响。实验研究了PMMA薄膜厚度和温湿度对传感器灵敏度的影响, 测试了传感器的响应时间、选择敏感性和检测下限。研究结果表明, 在甲醇质量浓度为20~160 mg/L时, 传感器的中心波长漂移与浓度间具有线性关系(线性系数R2=0.992)。在温度20~40 ℃, 相对湿度40%~80%时, 传感器能够准确检测甲醇蒸汽浓度的变化, 其灵敏度为0.292 pm/(mg·L-1), 相对误差为9.3%, 检测下限为20 mg/L。

温度变化对光纤陀螺零偏的影响是制约其性能的关键因素之一, 采用BP神经网络进行预测能在一定程度上提高温度补偿精度, 但BP神经网络存在局部极小的问题。采用蚁群优化(ACO)BP神经网络算法补偿光纤陀螺漂移, 优化了BP神经网络的初始参数。实验结果表明, 采用ACO-BP神经网络进行补偿, 可使得在-40 ℃~60 ℃温度范围内光纤陀螺零偏稳定性比补偿前有80%左右的精度提升, 与以往的BP神经网络效果相比, 补偿效果更好。

为提高光纤陀螺的输出精度，以天牛须搜索算法（BAS）优化后的BP神经网络模型为基学习器，采用Bagging并行集成学习算法建立了BAS-BP-Bagging温度补偿模型，并对某型号光纤陀螺进行了温度补偿实验。实验结果表明，在-40~+60 ℃温度变化环境下，该方法补偿后的光纤陀螺温度漂移相较于补偿前减小了近80%，相较于多项式补偿算法减小了55%，相较于BP神经网络补偿算法减小了30%左右。同时该模型在对新鲜样本的补偿过程中表现出了较为优越的泛化性能。