消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法
2023-06-01 15:14:51 2
專利名稱：消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法
技術領域：
本發明涉及一種消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，尤其涉及一種通過分度轉臺調節加速度計俯仰角度、不需測量動靜態失準角的消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法。
背景技術：
精密離心機是用於加速度計標定和校準的儀器之一。精密離心機利用轉臂或轉臺轉動產生向心加速度，給被測加速度計提供加速度場，通過把向心加速度作為輸入量，以測試加速度計的各項性能參數。根據其工作原理，計算與衡量向心加速度的主要影響因素包括動態半徑、靜態失準角、動態失準角、轉速等。 在考慮處理動靜態失準角的過程中，傳統的方法是通過測量以及計算得到動靜態失準角，再將其作相應的計算以對向心加速度進行修正處理。傳統的精密離心機靜態失準角測量方法是採用電子水平儀對加速度傳感器安裝平臺進行測量以確定其靜態失準角。傳統的動態失準角的測量方法是採用電容式、電感式、雷射式等測位傳感器安裝在離心機轉臂或轉臺或者固定支架上，再通過測量轉臂或轉臺下表面的位置變化情況來衡量離心機動態失準角的變化。上述方法中，將精密離心機的靜態失準角測量簡單的定義為加速度傳感器安裝平臺的水平度，存在著以下幾個方面的近似處理精密離心機的迴轉主軸與水平面垂直；精密離心機的迴轉主軸在離心機轉動的各個角度位置未發生變化；加速度安裝平臺與實際安裝加速度傳感器的輸入軸(IA軸)方向平行。另外，將動態失準角測量歸結於測量轉臂或轉臺下表面的位置變化，這種方式實質是假設離心機轉臂或轉臺在重力及離心力影響下變形後仍然為直線表面，實際變形後的表面存在一定曲率的彎曲。這些近似的處理與假設在精密離心機不確定度要求較高時將會引入不可忽略的系統誤差，例如1」的角度誤差通過重力加速度方向分量影響至的相對不確定度可以達到I. 35X 10_7，這對於相對不確定度要求在10_6的情況已經是不能忽略的。動態失準角測量主要是通過測量離心機轉臂或轉臺對應的傳感器安裝平臺位置在垂直方向上的位置變化而得到的，其測量有多種方式，但受到測量表面加工形位公差、測量空間介質波動如氣流、溫度波動、離心機迴轉主軸的傾斜等限制，測量的結果存在著多種隨機誤差以及測量方式本身引入的方法誤差。綜上傳統的通過測量以及計算得到動靜態失準角並對失準角進行補償的具有以下缺點1、傳統的失準角測量方式存在方法性誤差，使得結果不夠準確；2、傳統的動態失準角的測量受環境影響大，且測量結果的準確性不足。
發明內容
本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法。為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案
本發明包括以下步驟(I)選型根據待標定的加速度計的精度選擇相應等級的精密離心機和分度轉臺；(2)安裝將加速度計安裝在分度轉臺上，將分度轉臺安裝在安裝夾具中，將安裝夾具固定在精密離心機的安裝位置；(3)控制分度轉臺並判斷加速度計是否符合初始位置要求控制分度轉臺轉動，獲得實時的加速度計信號值％，根據％的變化，判斷加速度計是否符合初始位置要求；(4)確定加速度計初始位置以當前分度轉臺的角度位置0 d0作為加速度計標校試驗的調節起始位置；(5)開始加速度計標校啟動精密離心機，運行精密離心機至待標校的加速度值； (6)控制分度轉臺並判斷加速度計是否符合標校位置要求控制分度轉臺轉動，獲得實時的加速度計信號值Ai，根據Ai的變化，判斷加速度計是否符合標校位置要求；(7)確定加速度計標校位置，完成標校加速度值的加速度計的標校工作，此時得到的加速度計信號值Ai為消除了精密離心機動靜態失準角影響的標定值；(8)將分度轉臺轉至e d(l，重複第(5)至第(7)步驟，完成下一個待標校加速度值的標校試驗。本發明通過實時比較運行過程中的加速度計信號值，並根據比較結果判斷其值是否標定值，其結果為實際運行的試驗數據，所以更加準確，完全不用對動靜態失準角進行測量，也不需要進行對應的補償處理，避免了測量失準角並進行補償處理的人為誤差。作為優選，所述步驟(3)中，判斷加速度計是否符合初始位置要求的方法如下若& > %，且％ > ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺；若aH < ai； Ji < ai+1,則不符合要求,控制分度轉臺反向轉動繼續調節分度轉臺；若EiH ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺；若& >< ai+1，則符合要求，％讀數對應的位置即為加速度計的初始位置。上述方法為尋求極值的方法，根據極值判斷來確定加速度計初始位置，是非常準確的判斷方法。具體地，所述ai為有效轉動對應的加速度計信號值，即滿足以下條件 不等於 .去掉無效轉動對應的加速度計信號值，可提高效率。若分度轉臺選取的精度等級高於
加速度計精度等級，會出現轉動I個細分角度時ai值不改變的情況，此時的轉動視為無效轉動。作為優選，所述步驟(6)中，判斷加速度計是否符合標校位置要求的方法如下若Ap1 > Aij^Ai > Ai+1，則不符合要求，控制分度轉臺反向轉動繼續調節分度轉臺；若Ah < Ai^Ai < Ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺；
若Ap1 > Aij^Ai < Ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺；若AL1 Ai+1，則符合要求，Ai讀數對應的位置即為加速度計的標校位置。上述方法為尋求極值的方法，根據極值判斷來確定加速度計標校位置，是非常準確的判斷方法。具體地，所述Ai為有效轉動對應的加速度計信號值，即滿足以下條件-Ai不等於Am。去掉無效轉動對應的加速度計信號值，可提高效率。
所述Ai為加速度計的整圈平均信號值。在精度等級較高要求的加速度計標校過程中，由於精密離心機轉動在不同位置時會存在一定的傾角偏差，會影響上述判據結果，所以需要對採集的仏信號值作整圈平均處理，即採集精密離心機轉過整圈的全部Ai信號值並求平均值後的Ai信號值。本發明的有益效果在於精密離心機動靜態失準角對加速度計標校的影響，本質上是使得待標校的加速度計輸入軸即IA軸與精密離心機向心加速度方向的產生了夾角，從而使得加速度計IA軸受到的向心加速度產生了不確定的分量，本發明從加速度計標定校準的基本原理出發，著眼於通過分度轉臺調節加速度計的俯仰角度，從而使得精密離心機向心加速度方向與加速度計IA軸之間的夾角接近零，無需對動靜態失準角進行準確測量，從根本上消除了由於精密離心機動靜態失準角產生的對加速度計標校的影響。
圖I是本發明中試驗裝置的安裝結構示意圖；圖2是本發明的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步具體描述如圖I所示，本發明中試驗裝置包括精密離心機5、安裝夾具I、分度轉臺3、加速度計2和電機4，精密離心機5用於為加速度計提供試驗所需的離心加速度，安裝夾具I用於安裝分度轉臺3，分度轉臺3用於安裝加速度計2並與電機4 一起為加速度計2的細分度轉動提供動力。分度轉臺3和加速度計2還與測控計算機連接，實時檢測加速度計2的信號值並實時控制分度轉臺3轉動。上述裝置均為本領域公知儀器與設備。結合圖I和圖2，本發明具體包括以下步驟(說明下列步驟以圖2中數字標記為準，為本發明的細化步驟)步驟I :開始；步驟2 :選型根據待標定的加速度計的精度選擇相應等級的精密離心機5和分度轉臺；對於不同精度等級要求的加速度計2標定，所選取以及設計的相應儀器設備應作相應的等級要求；以待標校加速度計2的精度要求為10_5相對標準不確定度為例，則精密離心機5的標校等級需為10_6相對標準不確定度，需選用分度轉臺細分角度為I」(角度單位秒)；
步驟3 :安裝將加速度計2安裝在分度轉臺3上，將分度轉臺3安裝在安裝夾具I中，將安裝夾具I固定在精密離心機5的安裝位置；步驟4 :控制分度轉臺3轉動，轉動角度為I個細分角度；步驟5 :讀取加速度計2的信號，獲得實時的加速度計信號值％ ；
步驟6 :保留有效信號值，即滿足以下條件 不等於an ；步驟7 :判斷是否初始位置，判斷方法如下若& > %，且％ > ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺3的轉動方向繼續調節分度轉臺3 ；若& << ai+1，則不符合要求，控制分度轉臺3反向轉動繼續調節分度轉臺3 ；若& ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺3的轉動方向繼續調節分度轉臺3 ；若ag > Aij^Ai > Ai+1，則不符合要求，控制分度轉臺3反向轉動繼續調節分度轉臺3 ；若Ah < Aij^Ai Aij^Ai < Ai+1，則不符合要求，保持分度轉臺3的轉動方向繼續調節分度轉臺3 ；若Ag Ai+1，則符合要求，Ai讀數對應的位置即為加速度計的標校位置；步驟14 :確定標校位置，完成標校加速度值的加速度計2的標校工作；步驟15 :獲得準確標定值此時得到的加速度計信號值Ai為消除了精密離心機5的動靜態失準角影響的標定值；步驟16 :是否繼續試驗，如果是，則重複步驟9-步驟15，如果不是，進入步驟17 ；步驟17 :結束。本發明從加速度計2的標定校準的基本原理出發，著眼於通過分度轉臺3調節加速度計2的俯仰角度，利用求極值的原理，使得精密離心機5的向心加速度方向與加速度計2的IA軸之間的夾角接近零，無需對動靜態失準角進行準確測量，從根本上消除了由於精密離心機5的動靜態失準角產生的對加速度計2的標校的影響。權利要求
1.一種消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)選型根據待標定的加速度計的精度選擇相應等級的精密離心機和分度轉臺； (2)安裝將加速度計安裝在分度轉臺上，將分度轉臺安裝在安裝夾具中，將安裝夾具固定在精密離心機的安裝位置； (3)控制分度轉臺並判斷加速度計是否符合初始位置要求控制分度轉臺轉動，獲得實時的加速度計信號值％，根據％的變化，判斷加速度計是否符合初始位置要求； (4)確定加速度計初始位置以當前分度轉臺的角度位置0d0作為加速度計標校試驗 的調節起始位置； (5)開始加速度計標校啟動精密離心機，運行精密離心機至待標校的加速度值； (6)控制分度轉臺並判斷加速度計是否符合標校位置要求控制分度轉臺轉動，獲得實時的加速度計信號值Ai，根據Ai的變化，判斷加速度計是否符合標校位置要求； (7)確定加速度計標校位置，完成標校加速度值的加速度計的標校工作，此時得到的加速度計信號值Ai為消除了精密離心機動靜態失準角影響的標定值； (8)將分度轉臺轉至0d0,重複第(5)至第(7)步驟，完成下一個待標校加速度值的標校試驗。
2.根據權利要求I所述的消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，其特徵在於所述步驟(3)中，判斷加速度計是否符合初始位置要求的方法如下 若> ai+1,則不符合要求,保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺； 若 ai+1,則不符合要求,保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺； 若aH > %，且％ < ai+1，則符合要求，％讀數對應的位置即為加速度計的初始位置。
3.根據權利要求I或2所述的消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，其特徵在於所述Bi為有效轉動對應的加速度計信號值，即滿足以下條件 不等於ai-1 °
4.根據權利要求I所述的消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，其特徵在於所述步驟(6)中，判斷加速度計是否符合標校位置要求的方法如下 若Ah >> Ai+1,則不符合要求,控制分度轉臺反向轉動繼續調節分度轉臺； 若Ap1 << Ai+1,則不符合要求,保持分度轉臺的轉動方向繼續調節分度轉臺； 若Ah Ai+1，則符合要求，Ai讀數對應的位置即為加速度計的標校位置。
5.根據權利要求I或4所述的消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，其特徵在於所述Ai為有效轉動對應的加速度計信號值，即滿足以下條件-Ai不等於Ai-I。
6.根據權利要求I或4所述的消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，其特徵在於所述Ai為加速度計的整圈平均信號值。
全文摘要
本發明公開了一種消除精密離心機動靜態失準角對加速度計標校影響的方法，包括以下步驟(1)選型；(2)安裝；(3)控制分度轉臺並判斷加速度計是否符合初始位置要求；(4)確定加速度計初始位置；(5)開始加速度計標校；(6)控制分度轉臺並判斷加速度計是否符合標校位置要求；(7)確定加速度計標校位置，完成標校加速度值的加速度計的標校工作，此時得到的加速度計信號值Ai為消除了精密離心機動靜態失準角影響的標定值；(8)將分度轉臺轉至θd0，重複第(5)至第(7)步驟，完成下一個待標校加速度值的標校試驗。本發明從加速度計標定校準的基本原理出發，無需對動靜態失準角進行準確測量，消除了傳統測量方法的方法性誤差。
文檔編號G01P21/00GK102735874SQ20121011455
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者劉仕釗, 劉偉, 宋瓊, 舒楊, 趙文凱, 陳文穎, 黎啟勝 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所