一种提高数字化智能倾斜仪精度的标定方法

摘要

本发明揭示了一种提高数字化智能倾斜仪精度的标定方法，所述方法包括安装误差修正步骤，修正倾斜仪核心模块与封装壳体之间的存在输入轴非对准性误差。本发明提出的提高数字化智能倾斜仪精度的标定方法，通过使用转台设备、温箱设备、电源供电设备、及安装固定治具这些设备，通过软件算法方式将该标定方法固化到倾斜仪的微处理器中，再通过一定的测试方法和手段，获取测试过程中的数据，这些数据被作为软件算法的输入，最终可实现提高倾斜仪的精度。通过该标定方法，可以大幅度提高传感器的精度，相对现有数字倾斜仪有明显优势。

主权项

一种提高数字化智能倾斜仪精度的标定方法，其特征在于，所述方法包括安装误差修正步骤，修正倾斜仪核心模块与封装壳体之间存在的输入轴非对准性误差；所述安装误差修正步骤具体包括：将倾斜仪的核心敏感器件设置于倾斜仪的壳体中，而后将整个倾斜仪放入治具内；利用治具翻转倾斜仪，得出一组倾斜仪的核心敏感器件三个轴向的安装误差角度(θ_xi,θ_xp),(θ_yi,θ_yp),(θ_zi,θ_zp)，θ_xi,θ_xp,θ_yi,θ_yp,θ_zi,θ_zp分别表示XYZ三个轴向的输入轴安装误差、垂直轴安装误差；利用空间转换矩阵：解算出相对于壳体坐标系的矩阵系数，倾斜仪核心敏感器件的笛卡尔坐标系与壳体的笛卡尔坐标系之间做相互转换，用以消除核心器件在壳体安装时导入的误差；所述方法还包括零点温补步骤，用以减少倾斜仪零点受温度影响而漂移；具体包括：对倾斜仪的零点输出做温度试验，测量出倾斜仪的零点输出受温度影响的变化，利用最小二乘法拟合出零点输出与温度变化之间的多项式，Z＝Z(T),即Z(T)＝k_Z0+k_Z1T+k_Z2T²+k_Z3T³+…+k_ZmT^m，其中，k_Z0,k_Z1,k_Z2,k_Z3,…,k_Zm为多项式系数，T为实时测量的环境温度值，Z(T)为零点输出与温度值之间的关系式；利用最小二乘法算法，求解多项式拟合的系数k_Z0,k_Z1,k_Z2,k_Z3,…,k_Zm，倾斜仪处理器的程序将该多项式固化其中，并利用该关系式对零点输出做补偿；所述方法还包括灵敏度温补步骤，用以减少倾斜仪灵敏度受温度影响变化；具体包括：对倾斜仪的灵敏度做温度试验，测量出倾斜仪的灵敏度受温度影响的变化，利用最小二乘法拟合出灵敏度与温度变化之间的多项式，S＝S(T)，即S(T)＝k_S0+k_S1T+k_S2T²+k_S3T³+…+k_SmT^m，其中，k_S0,k_S1,k_S2,k_S3,…,k_Sm为多项式系数，T为实时测量的环境温度值，S(T)表示灵敏度与温度之间的关系式；利用最小二乘法算法，求解多项式拟合的系数k_S0,k_S1,k_S2,k_S3,…,k_Sm，处理器的MCU程序将该多项式固化其中，并利用该关系式对灵敏度做补偿；所述方法还包括正交误差补偿步骤，用以修正双轴倾斜仪两轴向间的耦合误差影响；所述方法还包括重力加速度修正步骤，用以修正倾斜仪的应用因地域不同导致的测量误差；具体包括：修正倾斜仪出厂所在地与使用所在地的重力不同而引入出厂状态灵敏度与使用所在地真实地灵敏度不同的误差；所述方法还包括横轴误差修正步骤，用以减少倾斜仪一轴测量时另一轴倾斜仪对其测量的影响；具体包括：利用(A_x)²+(A_y)²+(A_z)²＝(g)²规律，以及空间中三个轴向之间互补关系，修正测量时某个轴的灵敏度失调带来的测量误差；所述方法还包括常温线性修正步骤，用以修正倾斜仪非线性误差带来的测量精度误差；具体包括：对一组标准值a₁,a₂,a₃,...,a_k，和对应该组标准值的实际测量所得一组值b₁,b₂,b₃,...,b_k，根据两组值拟合出一个多项式ɑ_i＝f(b_i),i＝1,…，k；即f(b)＝k_f0+k_f1C+k_f2C²+k_f3C³+…+k_fmC^m，k_f0,k_f1,k_f2,k_f3,…,k_fm为多项式系数，C＝a₁,a₂,a₃,…,a_k；利用最小二乘法算法，求解多项式拟合的系数k_f0,k_f1,k_f2,k_f3,…,k_fm，倾斜仪处理器的程序将该多项式固化其中，并利用该多项式对采集的数据进行多项式计算，即数据补偿；所述方法还包括零点标定步骤，用以修正倾斜仪因安装、底座加工不平面度而导致的输出零点不准；具体包括：在调平的大理石平台上，利用治具翻转倾斜仪，解算出倾斜仪相对于壳 体底座的偏角，然后置零，得出绝对零点。