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石英挠性加速度计温度误差建模与补偿技术研究

李清梅  
【摘要】: 惯性导航加速度计是惯性系统中的重要元件之一,其精度直接影响惯性系统的精度。在理想条件下,加速度计的输出与输入比力成比例,但实际上,不可避免地有各种干扰因素作用,从而引起测量误差。这些误差一方面,是加速度计本身结构的不完善引起的;另一方面,也和加速度计所处的工作环境和工作条件有关。对于现有加速度计,研究其环境条件和工作条件的影响规律是提高加速度计测试和使用精度的重要手段。在影响加速度计精度的各种环境因素中,温度影响不容忽略。本文主要研究石英挠性加速度计的静态温度特性。 论文首先根据石英挠性加速度计的结构特点,从理论上分析了石英挠性加速度计线运动和角运动条件下的误差数学模型。 其次,在进行加速度计静态温度试验时选取了A/D转换对加速度计输出信号进行采集。文中分析了A/D转换器的工作原理,以及影响A/D转换电路输出精度的各种因素,并通过多项式拟合的方法找到了加速度计静态输出随A/D转换电路温度变化的规律。利用该规律对A/D转换电路的温漂进行补偿,补偿后加速度计的输出满足了测量精度的要求。 第三,在温控转台内,对加速度计进行了正交双表静态温度试验。采用最小二乘极大似然估计和多项式拟合的方法,分析加速度计静态模型系数随加速度计壳体温度变化的规律,建立了-20oC~50oC之间加速度计零偏和标度因数误差的温度模型,应用该模型对加速度计温度干扰进行补偿,补偿后,加速度计输出的拟合均方根误差一到二个数量级,并且基本上消除了加速度计输出随温度变化的趋势项,使得加速度计测量精度得到了明显提高。 实践表明,建立温度特性的模型,并据此进行温度补偿是一条行之有效的提高加速度计使用精度的途径。


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