一种线加速度计的离心加速度场翻滚校准方法

摘要

本发明涉及一种线加速度计的离心加速度场翻滚校准方法，属于线加速度计的校准方法领域。本发明解决现有方法不能在大于1g(1g＝9.8m/s²)的大加速度下获得加速度计的安装误差、交叉耦合系数等模型方程系数，影响加速度测量精度的问题。本发明采用双离心机，由主离心机分别产生大于1g的覆盖加速度计全量程的多个加速度点；由从离心机带动加速度计，分别在每个加速度点进行十二位置翻滚运动。通过数据处理，分别获得每个加速度点的安装误差、交叉耦合系数等。在加速度计全量程内，对在多个加速度点校准获得的安装误差、交叉耦合系数等分别进行曲线拟合。模型方程系数的拟合值对模型方程进行修正后，能提高加速度计在全量程内的测量精度。

主权项

一种线加速度计的离心加速度场翻滚校准方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、通过重力场翻滚校准方法，获得待校准的线加速度计的偏值K₀、标度因数K₁；步骤二、将待校准的线加速度计安装在双离心机的从离心机的工作面上，需保证待校准线加速度计的检测质量质心与从离心机旋转中心重合；步骤三、确定从离心机的初始零位角；控制从离心机旋转，使得线加速度计输入轴IA方向与主离心机离心加速度场方向垂直，则此时从离心机处于初始零位角，并将从离心机的角度数显表的显示值设置为0°；步骤四、确定主离心机工作半径；分别顺时针旋转从离心机至90°、270°位置，使得加速度计输入轴IA与离心加速度场方向分别同向、反向；根据步骤一所得的偏值K₀、标度因数K₁，分别通过半径反算法，分别获得同向时的工作半径R₁₊、反向时的工作半径R_1‑，取两者平均值得到主离心机工作半径R₁；步骤五、进行离心加速度场翻滚校准；以1g为加速度下限，在加速度计量程内选择多个加速度点，并分别在每个加速度点进行十二位置翻滚校准，分别得到每个加速度点的偏值K₀、标度因数K₁、二阶非线性系数K₂、三阶非线性系数K₃、安装误差(δ_o或δ_p)和交叉耦合系数(K_ip或K_io)等模型方程系数，分别表示为：标度因数K₁为$K_1=\frac{\left(7E_{30}+\sqrt{3}{E}_{60}-4E_{90}+\sqrt{2}{E}_{120}+7E_{150}-7E_{210}-\sqrt{3}{E}_{240}+4E_{270}-\sqrt{3}{E}_{300}-7E_{330}\right)g}{12a}---\left(2\right)$式中：E₃₀、E₆₀、…、E₃₃₀—30°、60°、…、330°角位置时加速度计的输出，V；a—当前加速度点的加速度值，g；偏值K₀为$K_0=\frac{3E_{30}+2E_{60}-E_{90}+2E_{150}+3E_{180}+2E_{210}-E_{270}+2E_{330}}{12K_1}---\left(3\right)$二阶非线性系数K₂为$K_2=-\frac{2E_0+E_{30}-E_{60}-2E_{90}-E_{120}+E_{150}+2E_{180}+E_{210}-E_{240}-2E_{270}-E_{300}+E_{330}}{6K_1}---\left(4\right)$三阶非线性系数K₃为$K_3=-\frac{2(E_{30}-E_{90}+E_{150}-E_{210}+E_{270}-E_{330})}{3K_1}---\left(5\right)$摆态安装误差δ_o为${\delta }_0=-\frac{2E_0+\sqrt{3}{E}_{30}+E_{60}-E_{120}-\sqrt{3}{E}_{150}-2E_{180}-\sqrt{3}{E}_{210}-E_{240}+E_{300}+\sqrt{3}{E}_{330}}{12K_1}---\left(6\right)$门态安装误差δ_p为${\delta }_p=\frac{2E_0+\sqrt{3}{E}_{30}+E_{60}-E_{120}-\sqrt{3}{E}_{150}-2E_{180}-\sqrt{3}{E}_{210}-E_{240}+E_{300}+\sqrt{3}{E}_{330}}{12K_1}---\left(7\right)$输入基准轴与摆基准轴之间的交叉耦合系数K_ip为(摆态安装时)：$K_{ip}=-\frac{\sqrt{3}(E_{30}+E_{60}-E_{120}-E_{150}+E_{210}+E_{240}-E_{300}-E_{330})}{6K_1}---\left(8\right)$输入基准轴与输出基准轴之间交叉耦合系数K_io为(门态安装时)：$K_{io}=-\frac{\sqrt{3}(E_{30}+E_{60}-E_{120}-E_{150}+E_{210}+E_{240}-E_{300}-E_{330})}{6K_1}---\left(9\right)$步骤六、将步骤五所得的多个加速度点的偏值K₀、标度因数K₁、二阶非线性系数K₂、三阶非线性系数K₃、安装误差(δ_o或δ_p)和交叉耦合系数(K_ip或K_io)，在加速度计全量程内分别拟合成曲线；根据这些拟合曲线，可在线加速度计的全量程内对公式(1)中的模型方程系数进行修正，从而提高全量程内线加速度的测量精度。