正交双高精度加速度计测试装置，涉及一种双高精度加速度计测试装置。本发明专利技术解决了由于转角误差的存在而导致加速度计误差参数标定不准确的问题。本发明专利技术中的Ａ加速度计和Ｂ加速度计相互正交固定在固定夹具上，所述固定夹具安装在光栅分度头的主轴上，Ａ加速度计和Ｂ加速度计的法线相互垂直，且Ａ加速度计的法线、Ｂ加速度计的法线均与光栅分度头的主轴相交，多面体棱镜与光栅分度头相互平行，且与该光栅分度头同轴固定连接，该多面体棱镜中的两个镜面的法线分别与Ａ加速度计的法线和Ｂ加速度计的法线相平行。本发明专利技术采用光电自准值仪和多面体棱镜对光栅分度头的旋转角位置进行校正，提高了重力场试验精度，适用于精度高于１μｇ的加速度计测试场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天惯性导航中高精度惯性元件的测试
，特别是针对小 型加速度计误差模型参数辨识的方法。
技术介绍
惯性导航的核心元件是加速度计和陀螺仪，利用传感器的测量信息可计算出载体 的姿态、速度、位置等导航参数。所以它们的精度直接影响导航和制导系统的精度。但受到 目前加工工艺水平和技术的限制，研制高精度加速度计代价十分昂贵，而且精度提升空间 不大。所以需要从测试技术和辨识方法入手，对加速度计测试并建误差模型，对误差系数进 行参数标定，补偿各类误差对精度的影响。在加速度计测试实验中，通常采用高精度分度头进行1 重力场的参数标定。由 于转角误差的存在，单表模型的辨识结果往往不理想。现有技术中，为了达到Iyg的测试精度，要求测试仪表、设备的精度以及安装误 差如下表所示<table>table see original document page 4</column></row><table>误差传递公式为1)模型截断误差由分度头和六面体夹具误差巧产生的加速度计输入轴绕水平χ轴的旋转，将导致重力 加速度投影误差。该误差一般为高阶小量，在模型(1)中被忽略掉，其不确定度(3 τ)小于 (3巧)2g/2 0.1 湘；2)量测噪声误差由数字万用表、温度漂移等产生的量测噪声不确定度(1 σ)为<formula>formula see original document page 4</formula>代表了测试的精度；3)系数分离误差由光电自准直仪和多面棱体误差引起的加速度计零次项的不确定度(1 ”为<formula>formula see original document page 5</formula>次项总不确定度(1 σ)为0.3私g。其它系数的分离误差与总的试验位置数有关，但不会超 过 0.3/ig。
技术实现思路
为了解决现有加速度测试中，由于转角误差的存在导致误差参数标定不准确，进 而获得的加速度记得模型不理想的问题，本专利技术提出了一种正交双高精度加速度计测试装置。本专利技术所述的正交双高精度加速度计测试装置包括A加速度计、B加速度计，光栅 分度头、多面体棱镜、固定夹具和光电自准值仪，固定夹具安装在光栅分度头的主轴上，A加 速度计、B加速度计固定在该固定夹具上，所述A加速度计的法线垂直于B加速度计的法线， 并且A加速度计的法线和B加速度计的法线均与光栅分度头的主轴中心线相交，多面体棱 镜与光栅分度头相互平行，并且该多面体棱镜与所述光栅分度头同轴固定连接，该多面体 棱镜中的两个镜面的法线分别与A加速度计的法线和B加速度计的法线相平行，光电自准 值仪的测量光束能够垂直入射至多面体棱镜的一个反射面上，且与A加速度计2a的法线平 行。所述光栅分度头，是现有高回转精度的主轴系统，以高精度光栅盘作为测量基准， 采用了光电转换、数字电路、驱动手轮，运动灵活平稳，无空程及制动盘锁紧等技术，它是一 种数字显示的高精度测角仪器。所述加速度计，是测量运载体线加速度的仪表，是惯性导航系统的核心元件。本发 明采用的是高精度加速度计。所述多面体棱镜，是一种反射装置，利用它可以对一束光线的反射性能，可以检 测反射光讯号是否沿原发射方向返回。固定夹具，是安装在光栅分度头上，用于夹住加速度计等被测物体的夹具。光电自准值仪，是依据光学自准直成像原理，通过Zi^发光元件和线阵CT々成像技 术设计而成。由内置的高速数据处理系统对仪》信号进行实时采集处理，可同时完成两个 维度的角度测量。本专利技术中的A加速度计和B加速度计相互垂直固定。本专利技术所述的正交双高精度加速度计测试装置采用正交双表法实现测试，本专利技术 中的两个加速度计的输入轴相互垂直，可以将两个加速度计的输出方程合并，忽略其高阶 小量，得到g2观测方程。应用此方法可有效消除设备转角误差的影响。本专利技术针对小型高精度加速度计设计了一种正交双高精度加速度计测试装置，在 重力场做多位置翻滚试验测试中利用正交双表法，在光栅分度头的主轴上添加了与固定夹 具同步的多面体棱镜，利用光电自准值仪成像原理，可精确辨识加速度计误差模型的零次 项和一次项，再结合正交双表法的/观测模型，达到辨识高精度加速度计误差模型系数的 目的，采用本专利技术的正交双高精度加速度计测试装置实现高精度加速度计误差模型系数的 估计，能够显著提高辨识精度，辨识精度能够达到1 μ go采用本专利技术所述的正交加速度计的测试装置获得加速度计误差模型系数的估计的过程为首先，采用多位置翻滚测试的方法，同时记录两个加速度计在不同试验角位置时的采 样输出值，采样时间足够长以保证测量结果满足要求的分辨率、稳定性或者重复性。相邻两 个试验角位置数的差一般在20到40之间，并且须包括0°、90°、180°、270°四个位置， 该该四个位置分别对应^表的A加速度计输入轴水平、竖直向上、水平和竖直向下的四种情 况。其中180°和270°两个位置由光电自准值仪和多面体棱镜根据0°和90°进行校正 首先分别记下分度头位于0°和90°位置时光电自准值仪的读数，然后，当光栅分度头旋转 到18CT时，微调光栅分度头的转角使光电自准值仪的读数与0°时相同，同理，当光栅分度头 旋转到270°位置时，微调光栅分度头的转角使光电自准值仪的读数与90°时相同。根据上述四个角度位置获得的加速度计的输出信息，获得A加速度计的标度因数 中的零次参数tM和一次参数iM，以及B加速度计的标度因数中的零次参数和一次参数4 ；<formula>formula see original document page 6</formula>和碍2表示多面体棱镜的工作角检测误差；g表示重力加速度。然后，对下面的g2观测方程应用上述提到的辨识方法进行参数辨识，<formula>formula see original document page 6</formula>(19)其中Js分别表示J表(对应A加速度计)和i 表(对应B加速度计)输出采样值， ^表示转角位置，下脚标是对应的光栅分度头101转角位置；不包括上面提到的四个位置 (0°、90°、180°、270°四个位置);获得两个加速度计误差模型系数的估计结果，^^是A 表的交叉耦合系数是B表的交叉耦合系数，是A加速度计的小修正值，在单表中通 过辨识得到，Km = ^m0 (1 + ^) , i'J是A加速度计的标度因数标称值，可预先获知。k抵是B加速度计的小修正值，在单表中通过辨识得到，Ka=Km°(i + kM) , 是B加速度计的标 度因数标称值，可预先获知。所述A加速度计和B加速度计的模型方程分别为<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 7</formula>其中Ad、知分别表示在A加速度计和B加速度计在角位置0°时的安装误差角，对 于单表，他也是待估计参数，可被辨识。而双表，则变为非正交误本文档来自技高网...
【技术保护点】
正交双高精度加速度计测试装置，其特征在于它包括Ａ加速度计（２ａ）、Ｂ加速度计（２ｂ），光栅分度头（１０１）、多面体棱镜（１０３）、固定夹具（１０４）和光电自准值仪（１０８），固定夹具（１０４）安装在光栅分度头（１０１）的主轴上，Ａ加速度计（２ａ）、Ｂ加速度计（２ｂ）固定在该固定夹具（１０４）上，所述Ａ加速度计（２ａ）的法线垂直于Ｂ加速度计（２ｂ）的法线，并且Ａ加速度计（２ａ）的法线和Ｂ加速度计（２ｂ）的法线均与光栅分度头（１０１）的主轴中心线相交，多面体棱镜（１０３）与光栅分度头（１０１）相互平行，并且该多面体棱镜（１０３）与所述光栅分度头（１０１）同轴固定连接，该多面体棱镜（１０３）中的两个镜面的法线分别与Ａ加速度计（２ａ）的法线和Ｂ加速度计（２ｂ）的法线相平行，光电自准值仪（１０８）的测量光束能够垂直入射至多面体棱镜（１０３）的一个反射面上，且与Ａ加速度计（２ａ）的法线平行。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜岩松，刘雨，苏宝库，杨毓，邹宇，常舒宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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