等比力法与等角位置法测试加速度计误差模型系数的比较

性技术 。
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力学专 业
２ ０ １ ５年 第 ３ ５卷 增 刊
续表
式 中 ：ａ ， ，ａ 。 ，ａ 为输 入 轴 、输 出轴 、摆 性 轴 的 比力
分量。
Hale Waihona Puke 已知在 理想 的 门状 态 下 ，加 速 度 计 的 静 态误 差 模
Ｏ 引 言
加 速度 计 作 为 惯 性 系 统 中测 量运 动 载 体 加 速 度 的 重要 仪表 ，对 其 惯 性 精 度要 求 很 高 。为 了提 高 惯 性 系 统 的精度 ，从 敏 感 元 件 的 角度 看 ，一 是 要 继 续 提 高 加
速度 计 的制 造 精 度 ，二 是 辨 识 加 速 度 计 的 误 差 模 型 ，
计 测 技 术
力学专 业
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等 比力 法 与 等 角 位 置 法 测 试 加 速 度 计 误 差 模 型 系 数 的 比较
王凯 强 ，董春梅 ，任顺 清
（ 哈 尔滨 工业 大学 空 间控 制 与惯性技 术 中心 ，黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ８ ０ ）
摘 要 ： 阐 述 了 在 重 力 场 下 分 别 用 等 比 力 法 和 等 角 位 置 法 标 定 加 速 度 计 的 方 法 ， 给 出 了 加 速 度 计 误 差 模 型 系 数 的 不 确 定 度 公 式 ， 比 较 了两 种 方 法 的加 速 度 计 误 差 模 型 系 数 的 标 定 精 度 ，对 加 速 度 计 进 行 了 实 际 测 试 和 误 差 分
如 图 １所 示 ，整 个 测 试 系 统 主 要 由 光 栅 分 度 头 、 加 速度 计 、夹 具 、数 字 电压 表 、电 源 等 组 成 ，其 中光 栅分 度头 的角 位置 分辨 力 为 ０ ． １ ” 。
目前 ，很 多 文 献 介 绍 了不 少 标 定 方 法 ｌ Ｉ Ｊ ，但 加
滚试 验进 行谐 波 分 析 ，得 出 了 加 速 度 计 的 静 态 数 学模 型 系数 的性 能指 标 ；但 针 对 加 速 度 计 在 重 力 场 上 的翻
滚测试试验 ，只介 绍了等角位置 的翻滚测试 ，对等 比
基 金 项 目 ：国 家 “ 十二五” 预 研 项 目（ ５ １ ３ ０ ９ ０ ５ ０ ２ ０ ２ ） 作 者 简 介 ：王 凯 强 （ １ ９ ９ ０一） ，男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 惯
析 ， 实 验 结 果 表 明 两 种 方 法 的 加 速 度 计 标 定 精 度 各 有 优 劣 ，可 针 对 不 同 误 差 系 数 的标 定 精 度 选 择 其 一 。 关 键 词 ： 加 速 度 计 ；标 定 ；误 差 模 型 ； 等 比 力 法 ；等 角 位 置 法 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｂ ９ ３； Ｕ ６ ６ ６ ． １ ；Ｔ Ｈ８ ２ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ４—５ ７ ９ ５（ ２ ０ １ ５） Ｓ Ｏ一 ０ ０ ６ ７—０ ３
处 于水 平 状 态 ，并 平 行 于 光 栅 分 度 头 转 轴 ，输 入 轴 Ｉ 与输 出轴 ０分别 绕 分 度 头 转 轴 在铅 垂 面 内旋 转 。 已知
加 速度 计 的三个 轴分 别 为输 入 轴 ， 、输 出 轴 ０、摆性 轴
误 差 ，消 除角 位 置 误 差 对 加 速 度 误 差 模 型 系 数 的 标 定 结 果 的影 响 。文献 ［ ７ ］ 对 加速 度 计 的 １ ｇ重力 场 静 态 翻
设 备角 位置 误差 对 测试精 度 的影 响 。文献 ［ ６ ］ 提 出正交
双表 的两 种安 装 位 置组 合 测 试 法 ，分 离 分度 头 的 位 置
图 １ 测试装置
加 速度计 的安装状 态 分为摆 状 态和 门状 态 ＿ ５ ］ ，图 １ 所 示 的加速 度 计 处 于 门状 态 ，即加 速 度 计 的摆 轴 始 终
度 计 误 差 模 型 系 数 的 标 定 精 度 的 影 响 ，并 进 行 择 优
选择。
深人 分 析和 研 究 加 速 度 计 的 误 差 源 和 误 差 特 性 ，寻 求 恰 当 的方 法 进 行 误 差 补偿 ，消 除 或 减 小误 差 ，提 高 标
定 精度 。
１ 测 试 装 置
速度 计 的误 差标 定 主要 还 是 在 重 力 场 上 的静 态 翻 滚 试
验 和在 精密 离 心 机 上 的测 试 试 验 。加 速 度 计 的标 定 首 先 需要 在精 密 分 度 头 上 进 行 ，尽 可 能精 确 地 辨 识 出加 速 度计 的零 位 偏 置 ，标 度 因子 Ｋ ， 以 及 ， 等 误
分 度 头
差 模 型系 数 ；在 此 基 础 上 ，再 进 行 加 速 度 计 在精 密离
心机上 的标 定 ，确 定 加 速 度计 的 其 他 高 阶误 差模 型 系
数 。文献［ ４ ］ 对误差标定实验设计优化 ，消除了转台误 差 对加 速 度计 的影 响 。文献 ［ ５ ］ 在 重力 场标 定情 况 下 通 过全 组合 法辨 识 加 速度 计 的误 差 模 型 系数 ，消 除 测 试
Ｐ，忽 略摆 性轴 的安 装误 差 ，可 以认 为摆 性轴 的轴 向与 当地重 力加 速度 ｇ的方 向正 交 ，即 口 。； ０。 当分 度头 旋 转 到某个 角 度 时 ，设 加 速 度计 输 入 轴 与水 平 面 夹 角
为０ ，重力 加 速度 在加 速度计 三 个轴 上 的分量 为 ｎ ， ｇ ｓ ｉ ｎ Ｏ ， 口 Ｐ ｉ ０， ０ ０ ＝ｇ ｃ ｏ ｓ Ｏ （ １ ）
力法 的翻滚 测 试 没 有 具 体 分 析 ，更 没 有 对 两 种 方 法 进 行 比较 择优 。本 文 论 述 了在 重 力 场 下 的等 角 位 置 和 等 比力旋 转测 试方 法 辨 识 加 速 度 计 误 差 模 型 系 数 的两 种 方 法 ，在辨 识 误 差 模 型 参 数 的 同时 ，比较 两 者 对 加 速