一种六加速度计无陀螺惯性导航系统安装误差校准方法研究

针对加速度计安装方向和位置向量补偿的问题，理论上推导了一种六加速度计无陀螺惯性导航系统安装误差校准方法，通过重力效应进行加速度计方向向量的校准，通过载体旋转产生的向心加速度进行位置向量的校准，然后利用校准的结果进行加速度计输出补偿，并进行了计算机数字仿真。仿真结果表明，经加速度计安装校准和补偿，系统精度可提高600倍以上，验证了该方法的有效性。     

基于离心-振动复合装置的加速度计整流误差校准

通过对加速度计传统整流误差校准方法的分析研究,提出了基于离心-振动复合加速度输入的加速度计整流误差校准方案。并通过建立加速度计的非线性耦合模型,给出恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计整流误差计算方法。利用研制的离心-振动复合校准装置,进行了恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计的整流误差试验,结果验证了基于恒加速度和振动加速度复合输入的加速度计整流误差校准方法的合理性和可行性。     

用存储示波器作加速度计幅值线性度的校准

采用冲击比较法校准压电加速度计的幅值线性度，在三次仪表上，用更高精度的测试设备（数字式存储示波器）代替一般冲击比较校准实验中用到的峰值电压表或普通示波器．实验结果证明校准精应得到了提高．所校准的工作用压电加速度计的幅值线性皮在±2％的范围内．     

矢量水听器低频绝对校准装置研究

提出了矢量水听器低频绝对校准装置。首先给出了矢量水听器绝对校准的原理,通过测量声源辐射面的加速度,利用驻波管中平面驻波声场中的声压、质点振速和质点加速度在垂直方向上的分布规律,得出了校准计算公式;之后对校准装置中平面驻波场在垂直方向上的分布规律进行了测量验证,并对测量用加速度计进行了校准;最后对待校矢量水听器的灵敏度和指向性进行了测试。结果表明:在10~315 Hz频带内,矢量水听器低频绝对校准装置在±1 d B误差允许范围内,可用于矢量水听器的绝对校准。     

基于地球重力法的低频加速度计校准

ISO 16063-16描述的地球重力法只能用于低频加速度计灵敏度幅值静态校准, 无法用于灵敏度幅值与相位的动态校准。采用机器视觉方法测量激励加速度相位,并得到对应时刻的加速度计输出信号相位,该方法可同时实现基于地球重力法的灵敏度幅值与相位动态校准。该方法测量时由转台为被校加速度计提供峰值恒定为1g的正弦激励加速度,有效避免了低频时微小激励加速度引起的加速度计输出低信噪比信号对校准精度的影响。实验结果表明,地球重力法可实现从静态(DC)至10Hz范围内的灵敏度幅值与相位高精度校准。     

一种简化的无陀螺惯导系统安装误差校准方法

通常,实现对加速度计安装误差的有效校准方法是“先方向后位置”的“二步法”．为简化校准过程,提出了一种新的校准方法．该方法将加速度计安装方向和位置向量同时校准,分别节省了3次加速度计组合翻转,3次水平台调平．在计算机仿真中,经校准及补偿后的无陀螺惯导系统精度显著提高,仿真结果表明了该方法的有效性．     

基于离心-振动复合系统的加速度模型

复合加速度输入情况下的加速度计校准是多参数复合环境下加速度计计量测试技术的基础.本文将一种由离心机和振动台组成的复合系统引入到加速度计校准领域.离心-振动系统能够复现由恒定值加速度和正弦加速度组成的复合加速度.恒定值加速度最高可达40g,而正弦加速度频率范围是20 Hz~2 000Hz.通过推导建立了基于离心-振动系统的复合加速度模型,研究了线加速度计在复合加速度输入情况下的校准理论.文中还对复合加速度模型进行了分析,对其用于加速度计校准进行了探讨.     

正弦力校准和计量溯源研究

介绍动态力之一的稳态激振力（正弦力）校准研究现状与量值溯源发展。为了提高正弦力测量准确度,研究质量块加速度分布非常重要,并认为以质量为中间量,用激光干涉法测量加速度是正弦力计量校准发展方向,而用加速度计法进行正弦力计量校准因投资少易于推广应用。     

加速度计整流误差校准方法

整流误差是衡量外部振动对加速度计性能影响的重要指标。传统的整流误差校准方法,采用单方向、纯振动的激励来进行整流误差校准。此类方法难以真实评价振动噪声的影响。通过对传统整流误差校准方法进行研究,本文提出了一种基于多方向复合加速度输入的加速度计整流误差校准方法,有效解决了加速度计整流误差的校准。     

基于正弦激励的压电加速度计模型参数辨识

针对压电加速度计常规校准无法完全满足实际机械动态量测量要求的问题,采用基于加速度计模型参数校准的方法。参数未知的线性二阶微分方程用来表示加速度计动态特性,利用绝对法振动校准加速度计频率响应数据,采用最小二乘算法确定了未知的参数的值,同时利用蒙特卡罗法确定了参数值的不确定度。最后对加速度计进行了瞬态冲击加速度校准,计算辨识所得模型在相同冲击激励下的预测输出。结果表明:瞬态冲击加速度校准与计算辨识模型结果相差不超过1%。     

基于激光干涉法的一次冲击微分加速度动态特性校准

介绍了利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度校准的一种方法,并着重讨论微分加速度的动态特性校准。将冲击加速度和微分加速度直接溯源于基本量和单位(时间和长度);叙述了差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的微分加速度的频率特性曲线和传递函数的实验结果。结果表明,该方法可以进行加速度计之微分加速度的动态特性的校准测试。     

基于冲击法的压电式力传感器灵敏度研究

为了开展冲击力校准装置下压电式力传感器动态灵敏度的校准,介绍了基于自由落体的落锤冲击力模型和基于空气轴承悬浮支撑的水平式质量块冲击碰撞的模型;通过4阶Butterworth低通滤波,研究加速度信号波形的滤波平滑,比较了不同截止频率的滤波效果;通过激光测振仪和标准加速度计测量加速度的对比试验,研究加速度绝对测量法与比较测量法对力传感器动态灵敏度校准精度的影响。试验结果表明,激光测振仪测量加速度须通过微分解调,要选择合适上限截止频率的4阶Butterworth低通滤波器进行滤波平滑处理;激光干涉绝对法复现的动态力精度为2%,加速度计比较法复现的动态力精度为4%;激光干涉绝对法校准的灵敏度波动性比加速度计比较法校准的灵敏度波动性小。     

基于椭球假设的三轴加速度计无依托校准方法

针对现有航姿测量系统三轴加速度计校准方法成本高、精度低以及现场校准能力不足的问题,本文提出了一种基于椭球假设的无依托现场校准方法.首先,根据传感器的灵敏度、偏置以及非正交耦合因素对加速度计的影响,建立了误差椭球校准模型.该模型将三轴加速度计的校准过程转化为将椭球面还原成圆球面的几何变换过程,使得校准参数由15个减少到9个,同时克服了部分非正交耦合参数难以辨识的问题.其次,构造了变权值似然目标函数,根据加速度计测量值的方差调整权值大小,从而降低了测量噪声对校准结果的影响.最后,运用粒子群优化(PSO)算法求解几何变换参数的最大似然估计值,并利用椭球校准模型对三轴加速度计进行校准.实验结果表明,采用椭球假设无依托现场校准方法不依赖外部辅助姿态信息,可在现场将航姿测量系统的倾角误差降低为校准前的1/5,满足了航姿系统的使用需求.     

三轴向振动加速度校准系统的研究

从振动环境的振源多向性和加速度矢量的基本理论入手,通过分析单向和三向加速度计的灵敏度矩阵形式,提出三维振动激励系统可较为真实地模拟被测传感器的典型应用环境.因此只有使用三维振动加速度校准系统才能实现三向加速度计灵敏度和单向加速度计横向灵敏度的精确校准.探讨了研制三维振动校准激励系统的技术关键.     

一种加速度计冲击校准系统

介绍了一套加速度计冲击校准系统的测试原理和方法,该系统可产生半正弦冲击脉冲,可对压电式、内置电路式和压阻式等多种加速度计的冲击灵敏度进行校准.其中冲击比较校准器通过弹体碰撞装有标准传感器和被校传感器的砧子,进行背靠背式比较校准,其可产生低量程的冲击加速度,可对加速度计进行精确、可控的校准;高g值冲击校准器可产生可控的冲击激励脉冲,共基于Hopkinson棒原理,通过高压气加速弹体碰撞Hopkinson棒,使棒中产生压缩波,并传到装有被校传感器的棒的另一端,系统通过贴在棒中部的应变片测得该点的应变,通过应变与加速度之间的关系式计算出棒末端被校传感器处所受到的冲击加速度值.     

高g值加速计和压电式力传感器的动态校准

本提出一种高g值加速度计的动态校准方法和装置,其最大加速度峰值超过100000g。这套装置还可以对压电式力传感器进行动态校准。中给出两个加速度计加速度峰值的二十余次实验结果,以及加速度计与力传感器的冲击响应实验曲线。同时,还求出它们的动态数学模型（包括差分模型、传递函数、频率特性）和动态性能指标。此外,还讨论了本的4个创新点。     

MEMS加速度计重力法校准的实验研究

在低频范围内,受到振动位移的限制,标准振动台输出的加速度很小,致使被校加速度计的信噪比较低,产生较大的校准误差。地球重力法通过改变被校加速度计的灵敏轴与重力场的夹角,可以在低频范围内生成高达1g的加速度。本文根据这一特性设计了地球重力法校准系统,通过信号采集仪实时采集转动过程中MEMS加速度计的输出电压,并计算出在该转动频率下MEMS加速度计的灵敏度。     

激光干涉法一次冲击加速度计动态特性校准

介绍利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度动态特性校准的一种方法。将冲击加速度直接绝对溯源于基本量和单位(时间和长度);说明差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的频率特性曲线和传递函数实验结果;使用本文方法可以进行加速度计动态特性的校准测试。     

压电加速度传感器电激励自校准方法研究

为解决加速度计难以实现定期校准、校准成本高、难以满足长期工作需求等问题,对带有驱动端口的压电加速度传感器的自校准方法进行了研究。利用振动台校准方法以及基于驱动压电元件的逆压电效应,通过对传感器驱动端口电激励可实现驱动压电元件的转换灵敏度测试,并实现加速度计的现场原位校准。将校准结果与振动台校准方法的校准结果进行对比,实验结果表明,在频率范围5～10 000 Hz,自校准灵敏度结果与振动台灵敏度校准结果一致,误差在±2%以内,验证了该方法的有效性。     

基于外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法研究

与单轴向振动激励相比,三轴向标准振动台能够模拟被校三轴向加速度计的实际应用环境。利用三轴向标准振动台获取被校加速度计真实的空间响应特性,以实现被校加速度计的精确校准。立足于加速度矢量理论与三轴向加速度计的灵敏度矩阵模型,提出基于带通采样的外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法,通过计算被校加速度计的灵敏度矩阵实现其校准。实验结果表明,该方法能够同时实现高精度的三轴向加速度计主轴与横向灵敏度的校准,有效地降低了校准时间与重复安装误差。