[發(fā)明專利]一種微機(jī)電三軸加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)快速標(biāo)定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110528736.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN113295887A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雨萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京開拓航宇導(dǎo)控科技有限公司
• 主分類號(hào): G01P21/00
• 分類號(hào): G01P21/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 劉爽

本發(fā)明公開了一種微機(jī)電三軸加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)快速標(biāo)定測試方法，主要實(shí)現(xiàn)步驟為：將微機(jī)電三軸加速度計(jì)通過高精度標(biāo)定測試工裝，安裝到三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，設(shè)計(jì)加速度計(jì)標(biāo)定位置編排方案為六位置標(biāo)定測試方法；建立準(zhǔn)確的加速度計(jì)誤差模型，通過誤差模型計(jì)算加速度計(jì)的標(biāo)度因數(shù)、零位和交叉耦合系數(shù)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)定時(shí)間長、操作繁瑣、計(jì)算復(fù)雜的缺點(diǎn)，該方法簡單、快速，極大提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機(jī)電三軸加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)快速標(biāo)定測試方法，特別適用于小體積MEMS三軸加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)的標(biāo)定，屬于慣性測量單元技術(shù)領(lǐng)域，可適用于快速標(biāo)定三軸加速度計(jì)的場合。

背景技術(shù)

MEMS加速度計(jì)是采用微機(jī)電(Micro Electro-Mechanical System，MEMS)技術(shù)設(shè)計(jì)的慣性器件，由它們構(gòu)成的慣性測量單元測量載體相對(duì)慣性空間的角速度和加速度，能夠自主、連續(xù)、實(shí)時(shí)提供位置、速度和姿態(tài)信息，具有隱蔽性好，不受氣候條件限制，無信號(hào)丟失，不受干擾等優(yōu)點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)和國防安全等眾多領(lǐng)域有重要的用途。

微機(jī)電三軸加速度計(jì)是一個(gè)MEMS芯片，里面包含了三個(gè)正交設(shè)置的加速度計(jì)，微機(jī)電三軸加速度計(jì)是慣性測量單元的核心部件，它的精度決定了MIMU的測量精度，MIMU誤差源中確定性的系統(tǒng)誤差占總誤差的絕大部分，因此，對(duì)確定性的系統(tǒng)誤差進(jìn)行分離、標(biāo)定、補(bǔ)償對(duì)提高慣性測量單元精度有決定性的作用。

目前，三軸加速度計(jì)的交叉耦合系數(shù)的標(biāo)定基本采用多位置靜態(tài)標(biāo)定，比如8位置、12位置、24位置等多種標(biāo)定方法，可以比較精確的標(biāo)定加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)，但是標(biāo)定時(shí)間長，操作繁瑣，計(jì)算復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)定時(shí)間長、操作繁瑣、計(jì)算復(fù)雜的缺點(diǎn)，提出一種微機(jī)電三軸加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)快速標(biāo)定測試方法，該方法簡單、快速，極大提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：利用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，采用六位置標(biāo)定下特有的誤差模型來計(jì)算三軸加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)。具體步驟如下：

【1】將微機(jī)電三軸加速度計(jì)通過高精度標(biāo)定測試工裝，安裝到三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，設(shè)計(jì)加速度計(jì)標(biāo)定位置編排方案為六位置標(biāo)定測試方法，具體位置如下：

(1)位置1是X軸加速度計(jì)向上，Y軸加速度計(jì)和Z軸加速度計(jì)處于水平位置。

(2)位置2是X軸加速度計(jì)向下，Y軸加速度計(jì)和Z軸加速度計(jì)處于水平位置。

(3)位置3是Y軸加速度計(jì)向上，X軸加速度計(jì)和Z軸加速度計(jì)處于水平位置。

(4)位置4是Y軸加速度計(jì)向下，X軸加速度計(jì)和Z軸加速度計(jì)處于水平位置。

(5)位置5是Z軸加速度計(jì)向上，X軸加速度計(jì)和Y軸加速度計(jì)處于水平位置。

(6)位置6是Z軸加速度計(jì)向下，X軸加速度計(jì)和Y軸加速度計(jì)處于水平位置。

【2】建立準(zhǔn)確的加速度計(jì)誤差模型，通過誤差模型計(jì)算加速度計(jì)的標(biāo)度因數(shù)、零位和交叉耦合系數(shù)，具體公式如下：

每個(gè)位置下的加速度計(jì)方程如下:

式中：

l表示加速度計(jì)輸出數(shù)據(jù)的平均值，k表示加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)，m表示加速度計(jì)交叉耦合系數(shù)，b表示加速度計(jì)零位，a表示三軸轉(zhuǎn)臺(tái)輸入的重力加速度，下標(biāo)x,y,z表示三個(gè)軸向的加速度計(jì)。

六個(gè)位置下的輸入重力加速度表示如下：

a₁＝[g 0 0]^T

a₂＝[-g 0 0]^T