[發(fā)明專利]一種高精度、高分辨率石英擾性傳感器的靜態(tài)標定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611236404.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106813680A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 李增科;雷軍剛;李云鵬;胡向宇;張競;劉澤
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本發(fā)明涉及測量技術領域，具體地，涉及一種高精度、高分辨率石英擾性傳感器的靜態(tài)標定方法。

背景技術

加速度傳感器是慣性導航和慣性制導核心元件之一，其準確性對導航精度具有重要意義。特別對于加速度傳感器采用安裝方式（內置或外置）的差異性，也會對測量精度產生不同影響。克服現有一維石英撓性加速度傳感器存在的誤差及測量誤差高的缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種高精度、高分辨率石英擾性傳感器的靜態(tài)標定方法，以實現既滿足航天系統(tǒng)領域中地面的微重力測量功能和性能指標要求，同時真實模擬在空間站在軌狀態(tài)的標定參數。經對在軌數據分析后，其準確性真實可靠，為空間站相關實驗的展開提供可靠地保障。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種高精度、高分辨率石英擾性傳感器的靜態(tài)標定方法，主要包括：

步驟1：利用牛頓迭代公式簡化傳統(tǒng)的加速計在地面重力下測試時的模型方程；

步驟2：測量重力分量數據輸入量；

步驟3：測量電壓數據輸出量；

步驟4：確定輸入量和輸出量關系以及傳遞函數；

步驟5：數據處理；

步驟6：偏值校正和誤差補償。

進一步地，步驟1具體為將傳統(tǒng)的加速計在地面重力下測試時的模型方程

（1）

利用不同組的標定參數代入加速度傳感器模型公式采用牛頓迭代公式進行數值計算，利用該方程不斷進行迭代，逐漸向最優(yōu)值靠近，最終將系數誤差控制在指定的范圍內，迭代的過程中利用最小二乘法來求解系數,將公式（1）最終簡化為，

為標度因數（2）；

（3）。

進一步地，步驟2具體為，輸入重力分量其中為重力加速度分量，為失準角,對標定測試分度回轉臺“調零”，通電后進行測試并作記錄為a0,設置分度回轉臺從“0”角度旋轉某一角度后，且系統(tǒng)穩(wěn)定后，測量設備開始測試并記錄重力分量a1,a2，……an，記錄完成后再次設置分度回轉臺從測量范圍最大角度反向旋轉某一角度后，且系統(tǒng)穩(wěn)定后，測量設備開始測試且進行記錄an’…a1’，最后返回“0”角度位置a0。

進一步地，將加速度測量數據通過數據處理軟件解析后得到數據即電壓值，在運行數據處理軟件置標度參數為，偏值為，得到測量數據輸出量。

進一步地，步驟4具體為，由受測產品測量的電壓值作為輸出量，采用重力傾角法進行標定，利用該坐標方向輸出與輸入加速度之間的一組對應數據，進行線性擬合即可得到測量加速度與電壓的對應線性函數關系，并求出標度因數G1和G2，以及偏值b1和b2，比較G1與G2的差值是否等于0，如果不是則重新執(zhí)行步驟3，如果是則比較b1與b2的差值，如果有偏差，并求其偏值平均值b=1/2(b1+b2)，并對偏值進行修改，然后標定測試設備的安裝角度帶來的偏值b3，標定測試設備的水平最表于測試品臺的夾角誤差，采用三坐標測試偏值b4，對同角度測試數據不同旋轉角度測量結果求差值，計算其安裝面不平整度帶來的偏值b5，對b3，b4和b5求和加入到擬合曲線b中。

進一步地，步驟5具體為，將測試原始數據導入到微重力儀地面數據處理軟件，進行數據解析，得到每個測點采集數據的統(tǒng)計平均值，去除動態(tài)干擾；導入到Origin軟件中進行處理，利用Origin軟件進行一階線性擬合即最小二乘法，得到不同通道傳感器在不同方向標定狀態(tài)下的輸入加速度與輸出電壓之間的關系方程及線性度，擬合關系方程形式為：對每一個通道進行標定數據線性擬合處理，

地面測試時，按照受測產品坐標指天或指地狀態(tài)不同應用不同公式；

對于同一通道不同方向標度因數進行平均，偏值進行平均，得到最終待測通道的標定方程，作為在軌使用公式；

利用處理后的數據進行各個誤差項的解算并進行誤差分析與誤差補償。

進一步地，步驟6具體為，對安裝殘角進行測試，然后對測試數據絕對值加權平均計入偏值中，零偏值與測量指標比較做預估實際計算，傳感器漂移指標為月綜合誤差50μg₀，不計入偏值中，對誤差補償采用回歸測試對標定函數進行修正。

本發(fā)明各實施例的高精度、高分辨率石英擾性傳感器的靜態(tài)標定方法，由于主要包括：利用牛頓迭代公式簡化傳統(tǒng)的加速計在地面重力下測試時的模型方程，分度回轉臺測量重力分量數據輸入量，測量電壓數據數據輸出量，確定輸入量和輸出量關系以及傳遞函數，數據處理；偏值校正和誤差補償；從而可以克服現有技術中一維石英撓性加速度傳感器存在的誤差及測量誤差高的缺陷優(yōu)點。