專利名稱：一種高精度加速度計分辨率的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度慣性元件性能指標(biāo)的測試方法，具體地說涉及一種高精度加速度計分辨率在重力場中的測試方法。屬于航空航天慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有反應(yīng)時間短、可靠性高、體積小、重量輕等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等軍用和民用導(dǎo)航領(lǐng)域，具有重要的國防意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，加速度計測量組件作為其重要的傳感器部件敏感載體的比力加速度。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測量精度與加速度計測量組件的精度密切相關(guān)。高精度的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)要求加速度計測量組件有很高的分辨率，要能清晰而精確地反映出載體的加速度，并能給出與之相應(yīng)的信號，同時還要求加速度計的零位偏差盡可能小的，且數(shù)·值穩(wěn)定。石英撓性加速度計具有結(jié)構(gòu)工藝簡單、成本低、可靠性高、精度高等優(yōu)點。因此，由石英撓性加速度計構(gòu)成的石英撓性加速度計測量組件被廣泛地應(yīng)用于捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中。本發(fā)明所提到的高精度加速度計默認(rèn)為石英撓性加速度計，但本發(fā)明也可以應(yīng)用到其他類型高精度加速度計分辨率的測試，具有通用性。一般來說，加速度計生產(chǎn)出來，在交付用戶前的一個必不可少的環(huán)節(jié)就是加速度計測試，通過一系列測試標(biāo)定實驗，準(zhǔn)確評價加速度計的性能指標(biāo)，并通過誤差補(bǔ)償措施進(jìn)一步提高其使用精度。通過測試標(biāo)定和誤差補(bǔ)償技術(shù)可以大幅度提高加速度計產(chǎn)品性能，使設(shè)計人員的指導(dǎo)思想由片面追求減少產(chǎn)品絕對誤差轉(zhuǎn)向重點保證其性能的穩(wěn)定性和重復(fù)性。測試技術(shù)是挖掘加速度計潛力，使之達(dá)到高精度的重要手段。重力加速度是加速度計測試時的一種理想的加速度輸入量。重力加速度容易獲得，并可以精確知道其大小和方向，因此具有試驗方便和結(jié)果精確的特點，是加速度計的主要試驗之一。加速度計分辨率測試的目的是驗證在非Og附近加速度輸入時，在給定加速度輸入增量的條件下，加速度計的輸出變化是否大于規(guī)定的變化量(采用標(biāo)定的標(biāo)度因數(shù)所求的期望輸出變化的某一規(guī)定百分比，至少50%)。根據(jù)國軍標(biāo)《GJB 1037A-2004單軸軸擺式伺線加速度計試驗方法》的規(guī)定常規(guī)加速度計分辨率測試是將加速度計通過安裝夾具安裝在高精度分度頭上，接著轉(zhuǎn)動分度頭，使輸入加速度的值不為零(推薦小于等于0. 5個重力加速度)，測量加速度計的輸出值。然后計算與要求的分辨率相對應(yīng)的角度增量△ 0，以角度增量△ 0逐步轉(zhuǎn)動分度頭，測量加速度計的輸出值。共遞增測試3次以上，測量各次的輸出值。對應(yīng)于每一角度增量A 0的加速度增量A a，如下式所示A ai=g[sin ( 9 j+ A 9 ) -sin 0 J該方法過分依賴測試設(shè)備的精度，而測試設(shè)備精度的提高是一個長期的過程，需要耗費大量的人力物力，短時間內(nèi)不會有大的提升，目前高精度分度頭的轉(zhuǎn)角精度一般只能達(dá)到2〃。常規(guī)測試方案的標(biāo)定精度極限為由于國軍標(biāo)推薦初始位置加速度計輸入量小于等于0. 5個重力加速度，所以對于轉(zhuǎn)角精度為2"的分度頭來說，傳統(tǒng)加速度計分辨率測試方法能夠產(chǎn)生的最小加速度增量為g*sin2" =9. 7X 10_6g量級，要滿足對分辨率優(yōu)于I X IO^6g的加速度計的測試是非常困難的。隨著加速度計精度的進(jìn)一步提高，這種方案越來越難以滿足測試的要求。因此，探索適合于分辨率優(yōu)于lX10_6g的高精度加速度計的新型測試方法，克服以往加速度計組件過分依賴高精度測試設(shè)備的缺點具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
I、目的本發(fā)明的目的在于提供一種高精度加速度計分辨率的測試方法，它解決了傳統(tǒng)測試方案由于分度頭精度所限不能測試高精度加速度計分辨率的問題，可以利用普 通精度的雙軸轉(zhuǎn)臺測試高精度的加速度計。2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種高精度加速度計分辨率的測試方法，該方法具體步驟如下步驟I、將高精度加速度計通過安裝夾具安裝在雙軸轉(zhuǎn)臺的臺面上，同時使用水平儀將雙軸轉(zhuǎn)臺臺面調(diào)成水平，然后打開轉(zhuǎn)臺溫箱，并將加速度計接通電源進(jìn)行預(yù)熱。其中，加速度計的安裝有兩種狀態(tài)門狀態(tài)和擺狀態(tài)。門狀態(tài)初始位置時，加速度計的擺軸與轉(zhuǎn)臺的水平轉(zhuǎn)軸平行，輸入軸和輸出軸分別處于水平和鉛垂?fàn)顟B(tài)。擺狀態(tài)初始位置時，加速度計的輸出軸與轉(zhuǎn)臺的水平轉(zhuǎn)軸平行，始終處于水平狀態(tài)，輸入軸和擺軸分別處于水平和鉛垂?fàn)顟B(tài)。本發(fā)明中加速度計采取擺狀態(tài)安裝。步驟2、將雙軸轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個a角度，然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個0角度，使加速度計輸入軸上重力加速度分量的值不為零(推薦小于等于0. 5個重力加速度)，此時加速度計輸入軸、輸出軸、擺軸上的重力分量分別為
權(quán)利要求
1.一種高精度加速度計分辨率的測試方法，其特征在于該方法具體步驟如下步驟一將高精度加速度計通過安裝夾具安裝在雙軸轉(zhuǎn)臺的臺面上，同時使用水平儀將雙軸轉(zhuǎn)臺臺面調(diào)成水平，然后打開轉(zhuǎn)臺溫箱，并將加速度計接通電源進(jìn)行預(yù)熱；其中，力口速度計的安裝采取擺狀態(tài)安裝，即初始位置時，加速度計的輸出軸與轉(zhuǎn)臺的水平轉(zhuǎn)軸平行，始終處于水平狀態(tài)，輸入軸和擺軸分別處于水平和鉛垂?fàn)顟B(tài)； 步驟二 將雙軸轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個a角度，然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個3角度，使加速度計輸入軸上重力加速度分量的值不為零，推薦小于等于0. 5個重力加速度，此時加速度計輸入軸、輸出軸、擺軸上的重力分量分別為gIA g sin a cos f5go.4 = g sin a sin ^ 如」Ucosa _ 將該位置記為位置0，然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計的輸出，計算一段時間內(nèi)如3分鐘輸出的均值Etl;為方便計算，a和P均取44. 5°角； 步驟三在位置0的基礎(chǔ)上，以A a和A 0為一組角度增量逐步轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，每一次將轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個A a角度，然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個A 3角度，將該位置記為位置1，然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計在該位置的輸出均值E1 ；其中A a和A 0為與加速度計分辨率相對應(yīng)的角度增量，通過Aa=g[sin(a+A a)cos ( ^ +A ^ )-sin a cos ^ )]計算得到；步驟四在位置I的基礎(chǔ)上，以A a和A 0為一組角度增量逐步轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，每一次將轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個△ a角度，然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個A 0角度，將該位置記為位置2，然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計在該位置的輸出均值E2; 步驟五在位置2的基礎(chǔ)上，以A a和A 0為一組角度增量逐步轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，將轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個A a角度，然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個A 3角度，將該位置記為位置3，然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計在該位置的輸出均值E3 ； 步驟六將轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)到位置0，將該位置記為位置4，然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計的輸出均值E4 ； 步驟七在位置4的基礎(chǔ)上，以-A a和-A0為一組角度增量逆向逐步轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，將轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個-A a角度，然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個-A ^角度，將該位置記為位置5，然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計在該位置的輸出均值E5 ； 步驟八在位置5的基礎(chǔ)上，以A a和A 0為一組角度增量轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，將轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個-A a角度,然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個-A 0角度，將該位置記為位置6,然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計在該位置的輸出均值E6 ； 步驟九在位置6的基礎(chǔ)上，以A a和A 0為一組角度增量轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，將轉(zhuǎn)臺繞水平軸轉(zhuǎn)動一個-A a角度,然后繞轉(zhuǎn)臺主軸轉(zhuǎn)動一個-A 0角度，將該位置記為位置7,然后用Datronl271八位半數(shù)字萬用表測試加速度計在該位置的輸出均值E7 ； 步驟十通過下式求解加速度計的理想輸出增量 A a=g[sin ( a + A a ) cos ( ^ + A 3 ) -sin a cos 3 )] AE=K Aaa其中，K為加速度計的標(biāo)度因數(shù) 步驟i^一 計算加速度計各位置實際輸出均值的增量AEp=Ew-Ei,正轉(zhuǎn)時i=0，1，2;反轉(zhuǎn)時 i=4, 5,6 ； 步驟十二比較各角增量位置加速度計實際輸出均值的增量和理想輸出增量AE之 ，當(dāng)
全文摘要
本發(fā)明提出一種高精度加速度計分辨率的測試方法，它有十二大步驟。它解決了傳統(tǒng)測試方法由于分度頭精度所限不能測試高精度加速度計分辨率的問題。該方法使用傳統(tǒng)帶溫控箱的雙軸轉(zhuǎn)臺以及安裝夾具、Datron1271八位半數(shù)字萬用表、水平儀、電源就可以完成分辨率優(yōu)于1×10-6g高精度加速度計的測試，具有操作簡單，測試精度高等優(yōu)點。相比傳統(tǒng)分度頭測試分辨率的方法，大大降低了對測試設(shè)備轉(zhuǎn)角精度的要求，可以以低精度的雙軸轉(zhuǎn)臺完成對高精度加速度計的分辨率測試。
文檔編號G01P21/00GK102788887SQ201210303109
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者姜睿, 張璐, 李思宜, 楊功流, 羅偉, 謝英 申請人:北京航空航天大學(xué)