精密离心机误差分析与补偿方法研究

【摘要】： 精密离心机是标定加速度计在高过载性能的惯导测试设备。离心机所产生的加速度的准确度和姿态准确度直接影响被测加速度计的标定精度。因此,提高离心机的系统准确度是提高加速度计的测试和标定精度的重要手段。 本文结合哈尔滨工业大学正在研制的JML-Ⅰ型离心机,介绍了用四个传感器法测试精密离心机主轴回转误差的方法,计算了主轴回转误差中一次谐波,包括圆锥运动和一次谐振运动,对一次谐波如何影响精密离心机的向心加速度及在加速度计坐标系下的分配作了详细分析,同时对重力加速度分配的影响也作了详细的分析,提出了被测加速度计的输入加速度平均值的补偿方法,进一步提高了加速度计的标定精度。 以齐次变换为数学工具,从地理坐标系到被测加速度计坐标系,将离心机的各个位姿误差进行传递,得出了被测加速度计坐标系相对于地理坐标系及主轴坐标系的位姿关系,从而得出了重力加速度、向心加速度在被测加速度计三个轴上的准确分配,综合两种分配,考虑哥氏加速度的影响,可获得被测加速度计输入轴、摆轴、输出轴上精确的加速度。在此基础上,分析了精密离心机主要的误差源:工作半径的不确定度;静动态失准角误差;主轴角速度误差。 提出了用安装在精密离心机仪器舱工作基面上的加速度计测试精密离心机静态失准角的方法。对静态失准角误差影响重力加速度在被测加速度计输入轴、摆轴和输出轴上的分配也进行了分析。 最后,对加速度计的静态数学模型进行了描述,介绍了用精密离心机标定加速度计的几个误差模型系数的方法,阐述了误差补偿对于加速度计误差模型系数标定的影响程度。