一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种惯性测量装置加速度测量通道的测试方法，特别是一种惯性测量 装置加速度测量通道在全温全动态范围的测试方法，适用于惯性测量装置加速度测量通道 的高精度标定与验证，属于惯性测量技术领域。
【背景技术】
[0002] 惯性测量装置的加速度测量通道通常要求在宽温度范围宽量程内满足高精度要 求，加速度测量通道包含加速度计仪表和加速度计模拟转换电路，加速度计仪表可选择温 控方式满足宽温度范围的精度要求，加速度计模拟转换电路由于电子元器件随温度会有漂 移，因此需要建立加速度测量通道输出与模拟转换电路的温度的模型式。该温度模型通常 利用待测轴向的加速度通道朝"天"向，利用Ig加速度输入时得到，但是温箱中无法准确的 给出小于或大于Ig输入，因此无法对全量程范围进行精度评估。
[0003] 目前对于加速度测量通道宽温度范围宽量程的精度保证，通常选择采用加速度计 仪表与其模拟转换电路在分度头与离屯、机上进行联合测试，在满足输出的线性度要求后， 将二者装入惯性测量装置。由于仪表、电路联合测试与惯性测量装置一级测试从热环境、功 能采集等环境皆不一致，单表级的结果直接移植至惯性测量装置级势必引入一定误差。此 夕tv胺性测量装置一级仅能非常准确的测试出Og和Ig加速度输入时的精度，测试的覆盖性 不够，无法实现武器或空间航天器实际应用惯性测量装置时与地面测试的一致性。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术解决问题是；克服现有惯性测量装置中加速度测量通道无法实现全 温度全动态范围测试从而测试覆盖性不全面的缺陷，提出了一种惯性测量装置加速度测量 通道在全温全动态范围的测试方法，本方法在大理石平板温箱中，分别采用机械构型方法 和高精度模拟量输入法实现小于Ig和大于Ig输入时加速度测量通道的测试方法。该测试 方法操作简单、实施方便，可W较好的实现惯性测量装置中加速度测量通道的全温全动态 测试，从而实现了地面测试与武器、航天器实际使用时的天地一致性。
[0005] 本发明的技术解决方案是；一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方 法，步骤如下：
[0006] (1)将惯性测量装置放置于六面体工装内，并将六面体工装放置于带有大理石平 板的温箱中，使惯性测量装置中的加速度测量轴朝"天"向，此时加速度测量通道输入为Ig; 所述"天"向沿地垂线指向天；所述加速度测量通道包括加速度计仪表和模数转化电路；
[0007] (2)保持加速度计仪表温度恒定，控制模数转化电路的温度上升，采集惯性测量装 置加速度测量通道输出值和加速度计模数转换电路的温度值，并利用采集到的输出值和温 度值，采用一阶线性拟合方法得到加速度测量通道输出温度模型；Di= fi(T)，其中，Di为惯 性测量装置加速度测量通道输出，T为加速度计模数转换电路的温度；
[000引 （3)在六面体工装内，利用斜置工装将惯性测量装置形成S仪表斜置构型，控制惯 性测量装置加速度测量通道输入小于Ig，利用步骤（2)中的方法得到加速度输入小于Ig时 加速度测量通道输出温度模型；化二f 2订），其中，化为加速度输入小于Ig时加速度测量通 道输出；
[0009] (4)将惯性测量装置的加速度计仪表与其模数转换电路分离，采用模拟量输出源 直接将模拟量输入给模数转换电路，使加速度测量通道输入大于Ig，利用步骤（2)中的方 法得到加速度输入大于Ig时加速度测量通道输出温度模型；〇3= f 3订），其中，为加速度 输入大于Ig时加速度测量通道输出；
[0010] (5)分别计算步骤（4)和步骤（3)中加速度测量通道输出温度模型的斜率与步骤 (2)中加速度测量通道输出温度模型斜率的偏移量，若偏移量小于等于预设的阔值，则用步 骤（2)中的加速度测量通道输出温度模型代替相应的加速度测量通道输出温度模型，若偏 移量大于预设的阔值，则保留原加速度测量通道输出温度模型；所述偏移量由公式：
[0011]
【主权项】
1. 一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法，其特征在于步骤如下： (1) 将惯性测量装置放置于六面体工装内，并将六面体工装放置于带有大理石平板的 温箱中，使惯性测量装置中的加速度测量轴朝"天"向，此时加速度测量通道输入为Ig;所 述"天"向沿地垂线指向天；所述加速度测量通道包括加速度计仪表和模数转化电路； (2) 保持加速度计仪表温度恒定，控制模数转化电路的温度上升，采集惯性测量装置 加速度测量通道输出值和加速度计模数转换电路的温度值，并利用采集到的输出值和温度 值，采用一阶线性拟合方法得到加速度测量通道输出温度模型；Di= fi(T)，其中，Di为惯性 测量装置加速度测量通道输出，T为加速度计模数转换电路的温度； (3) 在六面体工装内，利用斜置工装将惯性测量装置形成S仪表斜置构型，控制惯性测 量装置加速度测量通道输入小于Ig，利用步骤（2)中的方法得到加速度输入小于Ig时加速 度测量通道输出温度模型；化二f 2订），其中，化为加速度输入小于Ig时加速度测量通道输 出； (4) 将惯性测量装置的加速度计仪表与其模数转换电路分离，采用模拟量输出源直接 将模拟量输入给模数转换电路，使加速度测量通道输入大于Ig，利用步骤（2)中的方法得 到加速度输入大于Ig时加速度测量通道输出温度模型；〇3= f 3订），其中，为加速度输入 大于Ig时加速度测量通道输出； (5) 分别计算步骤（4)和步骤（3)中加速度测量通道输出温度模型的斜率与步骤（2) 中加速度测量通道输出温度模型斜率的偏移量，若偏移量小于等于预设的阔值，则用步骤 (2)中的加速度测量通道输出温度模型代替相应的加速度测量通道输出温度模型，若偏移 量大于预设的阔值，则保留原加速度测量通道输出温度模型；所述偏移量由公式： M=料 k 给出，其中Ak为偏移量，k'为步骤（4)或步骤（3)中加速度测量通道输出温度模型 的斜率，k为步骤（2)中加速度测量通道输出温度模型的斜率； (6) 利用步骤（5)确定的加速度测量通道全温全动态输出温度模型完成惯性测量装置 加速度测量通道的全温全动态测试。
2. 根据权利要求1所述的一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法，其 特征在于；所述加速度测量通道中的加速度计仪表为石英提性加速度计。
3. 根据权利要求1所述的一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法，其 特征在于：所述步骤（2)中控制模数转化电路的温度上升时的温变率为0°C A?30°C A。
4. 根据权利要求1所述的一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法，其 特征在于：所述步骤（2)中的加速度计模数转换电路包括基于A/D转换巧片的转换电路、电 流/频率转换电路，即I/F转换电路和电压/频率转换电路，即V/F转换电路S种。
5. 根据权利要求1所述的一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法， 其特征在于；所述步骤（3)中的S仪表斜置构型中，S仪表与"天"向的夹角均为a = 54° 44'08"，加速度测量通道输入为^g，所述S仪表为惯性测量装置中的S个加速度 计。
【专利摘要】一种惯性测量装置加速度测量通道全温全动态测试方法，首先将惯性测量装置翻转至“天”向位置，此时加速度测量通道输入为1g，计算获取加速度测量通道输出的温度模型；然后利用斜置工装将惯性测量装置形成三仪表斜置构型，此时加速度测量通道输入小于1g；加速度计仪表与其模数转换电路分离，采用高精度模拟量输出源直接输入模数转换电路，使加速度测量通道输入大于1g，最后验证小于1g输入、大于1g输入与1g输入时加速度随温度输出的一致性，确定加速度测量通道全温全动态输出温度模型。该测试方法操作简单、实施方便，可以较好的实现惯性测量装置中加速度测量通道的全温全动态测试。
【IPC分类】G01C25-00, G01P21-00
【公开号】CN104596547
【申请号】CN201510041206
【发明人】向政, 邢辉, 张红, 朱红生, 张峰, 刘玲, 纪娜
【申请人】北京航天时代光电科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月27日