专利名称：一种高精度加速度计分辨率的测试方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度惯性元件性能指标的测试方法，具体地说涉及一种高精度加速度计分辨率在重力场中的测试方法。属于航空航天惯性导航技术领域。
背景技术：
捷联惯性导航系统具有反应时间短、可靠性高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于飞机、舰船、导弹等军用和民用导航领域，具有重要的国防意义和巨大的经济效益。在捷联惯性导航系统中，加速度计测量组件作为其重要的传感器部件敏感载体的比力加速度。捷联惯性导航系统的测量精度与加速度计测量组件的精度密切相关。高精度的捷联惯性导航系统要求加速度计测量组件有很高的分辨率，要能清晰而精确地反映出载体的加速度，并能给出与之相应的信号，同时还要求加速度计的零位偏差尽可能小的，且数·值稳定。石英挠性加速度计具有结构工艺简单、成本低、可靠性高、精度高等优点。因此，由石英挠性加速度计构成的石英挠性加速度计测量组件被广泛地应用于捷联式惯性导航系统中。本发明所提到的高精度加速度计默认为石英挠性加速度计，但本发明也可以应用到其他类型高精度加速度计分辨率的测试，具有通用性。一般来说，加速度计生产出来，在交付用户前的一个必不可少的环节就是加速度计测试，通过一系列测试标定实验，准确评价加速度计的性能指标，并通过误差补偿措施进一步提高其使用精度。通过测试标定和误差补偿技术可以大幅度提高加速度计产品性能，使设计人员的指导思想由片面追求减少产品绝对误差转向重点保证其性能的稳定性和重复性。测试技术是挖掘加速度计潜力，使之达到高精度的重要手段。重力加速度是加速度计测试时的一种理想的加速度输入量。重力加速度容易获得，并可以精确知道其大小和方向，因此具有试验方便和结果精确的特点，是加速度计的主要试验之一。加速度计分辨率测试的目的是验证在非Og附近加速度输入时，在给定加速度输入增量的条件下，加速度计的输出变化是否大于规定的变化量(采用标定的标度因数所求的期望输出变化的某一规定百分比，至少50%)。根据国军标《GJB 1037A-2004单轴轴摆式伺线加速度计试验方法》的规定常规加速度计分辨率测试是将加速度计通过安装夹具安装在高精度分度头上，接着转动分度头，使输入加速度的值不为零(推荐小于等于0. 5个重力加速度)，测量加速度计的输出值。然后计算与要求的分辨率相对应的角度增量△ 0，以角度增量△ 0逐步转动分度头，测量加速度计的输出值。共递增测试3次以上，测量各次的输出值。对应于每一角度增量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该方法过分依赖测试设备的精度，而测试设备精度的提高是一个长期的过程，需要耗费大量的人力物力，短时间内不会有大的提升，目前高精度分度头的转角精度一般只能达到2〃。常规测试方案的标定精度极限为由于国军标推荐初始位置加速度计输入量小于等于0. 5个重力加速度，所以对于转角精度为2"的分度头来说，传统加速度计分辨率测试方法能够产生的最小加速度增量为g*sin2" =9. 7X 10_6g量级，要满足对分辨率优于I X IO^6g的加速度计的测试是非常困难的。随着加速度计精度的进一步提高，这种方案越来越难以满足测试的要求。因此，探索适合于分辨率优于lX10_6g的高精度加速度计的新型测试方法，克服以往加速度计组件过分依赖高精度测试设备的缺点具有重要意义。
发明内容
I、目的本发明的目的在于提供一种高精度加速度计分辨率的测试方法，它解决了传统测试方案由于分度头精度所限不能测试高精度加速度计分辨率的问题，可以利用普 通精度的双轴转台测试高精度的加速度计。2、技术方案本发明的技术方案是这样实现的本发明提供一种高精度加速度计分辨率的测试方法，该方法具体步骤如下步骤I、将高精度加速度计通过安装夹具安装在双轴转台的台面上，同时使用水平仪将双轴转台台面调成水平，然后打开转台温箱，并将加速度计接通电源进行预热。其中，加速度计的安装有两种状态门状态和摆状态。门状态初始位置时，加速度计的摆轴与转台的水平转轴平行，输入轴和输出轴分别处于水平和铅垂状态。摆状态初始位置时，加速度计的输出轴与转台的水平转轴平行，始终处于水平状态，输入轴和摆轴分别处于水平和铅垂状态。本发明中加速度计采取摆状态安装。步骤2、将双轴转台绕水平轴转动一个a角度，然后绕转台主轴转动一个0角度，使加速度计输入轴上重力加速度分量的值不为零(推荐小于等于0. 5个重力加速度)，此时加速度计输入轴、输出轴、摆轴上的重力分量分别为
权利要求
1.一种高精度加速度计分辨率的测试方法，其特征在于该方法具体步骤如下步骤一将高精度加速度计通过安装夹具安装在双轴转台的台面上，同时使用水平仪将双轴转台台面调成水平，然后打开转台温箱，并将加速度计接通电源进行预热；其中，力口速度计的安装采取摆状态安装，即初始位置时，加速度计的输出轴与转台的水平转轴平行，始终处于水平状态，输入轴和摆轴分别处于水平和铅垂状态； 步骤二 将双轴转台绕水平轴转动一个a角度，然后绕转台主轴转动一个3角度，使加速度计输入轴上重力加速度分量的值不为零，推荐小于等于0. 5个重力加速度，此时加速度计输入轴、输出轴、摆轴上的重力分量分别为gIA g sin a cos f5go.4 = g sin a sin ^ 如」Ucosa _ 将该位置记为位置0，然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计的输出，计算一段时间内如3分钟输出的均值Etl;为方便计算，a和P均取44. 5°角； 步骤三在位置0的基础上，以A a和A 0为一组角度增量逐步转动转台，每一次将转台绕水平轴转动一个A a角度，然后绕转台主轴转动一个A 3角度，将该位置记为位置1，然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计在该位置的输出均值E1 ；其中A a和A 0为与加速度计分辨率相对应的角度增量，通过Aa=g[sin(a+A a)cos ( ^ +A ^ )-sin a cos ^ )]计算得到；步骤四在位置I的基础上，以A a和A 0为一组角度增量逐步转动转台，每一次将转台绕水平轴转动一个△ a角度，然后绕转台主轴转动一个A 0角度，将该位置记为位置2，然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计在该位置的输出均值E2; 步骤五在位置2的基础上，以A a和A 0为一组角度增量逐步转动转台，将转台绕水平轴转动一个A a角度，然后绕转台主轴转动一个A 3角度，将该位置记为位置3，然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计在该位置的输出均值E3 ； 步骤六将转台回转到位置0，将该位置记为位置4，然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计的输出均值E4 ； 步骤七在位置4的基础上，以-A a和-A0为一组角度增量逆向逐步转动转台，将转台绕水平轴转动一个-A a角度，然后绕转台主轴转动一个-A ^角度，将该位置记为位置5，然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计在该位置的输出均值E5 ； 步骤八在位置5的基础上，以A a和A 0为一组角度增量转动转台，将转台绕水平轴转动一个-A a角度,然后绕转台主轴转动一个-A 0角度，将该位置记为位置6,然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计在该位置的输出均值E6 ； 步骤九在位置6的基础上，以A a和A 0为一组角度增量转动转台，将转台绕水平轴转动一个-A a角度,然后绕转台主轴转动一个-A 0角度，将该位置记为位置7,然后用Datronl271八位半数字万用表测试加速度计在该位置的输出均值E7 ； 步骤十通过下式求解加速度计的理想输出增量 A a=g[sin ( a + A a ) cos ( ^ + A 3 ) -sin a cos 3 )] AE=K Aaa其中，K为加速度计的标度因数 步骤i^一 计算加速度计各位置实际输出均值的增量AEp=Ew-Ei,正转时i=0，1，2;反转时 i=4, 5,6 ； 步骤十二比较各角增量位置加速度计实际输出均值的增量和理想输出增量AE之 ，当
全文摘要
本发明提出一种高精度加速度计分辨率的测试方法，它有十二大步骤。它解决了传统测试方法由于分度头精度所限不能测试高精度加速度计分辨率的问题。该方法使用传统带温控箱的双轴转台以及安装夹具、Datron1271八位半数字万用表、水平仪、电源就可以完成分辨率优于1×10-6g高精度加速度计的测试，具有操作简单，测试精度高等优点。相比传统分度头测试分辨率的方法，大大降低了对测试设备转角精度的要求，可以以低精度的双轴转台完成对高精度加速度计的分辨率测试。
文档编号G01P21/00GK102788887SQ201210303109
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者姜睿, 张璐, 李思宜, 杨功流, 罗伟, 谢英 申请人:北京航空航天大学