具有实时校准的加速度计制造技术

一种校准加速度传感器的方法包括：使用一种磁性流体悬浮一个惯性体；在磁性流体内产生一个磁场；调制磁场，以引起惯性体的位移；测量惯性体对调制的响应；及基于测量校准加速度传感器。能驱动电流通过用来产生磁场的多个磁铁，从而创建调制。检测线圈能用来探测惯性体的响应。调制能是周期性的、脉冲或某种其它非周期性的函数。

【技术实现步骤摘要】
具有实时校准的加速度计
本专利技术涉及一种加速度传感器，更具体地说，涉及在传感器处于使用中的同时加速度传感器的实时校准。
技术介绍
在例如提交于2004年5月3日的美国专利申请No.10/836,624、提交于2004年5月3日的美国专利申请No.10/836,186、提交于2003年5月21日的美国专利申请No.10/422,170、提交于2002年8月1日的美国专利申请No.10/209,197(现在为美国专利No.6,731,268)、提交于2000年2月24日的美国专利申请No.09/511,831(现在为美国专利No.6,466,200)、及提交于1999年11月3日的俄罗斯专利申请No.99122838中描述了磁流体加速度计。这些加速度计利用磁流体原理和悬浮在一种磁性流体中的惯性体来测量加速度。这样一种加速度计常常包括一个传感器壳体(传感器外壳、或“容器”)，该传感器壳体填充有磁性流体。一个惯性体(“惯性物体”)悬浮在磁性流体中。加速度计通常包括在磁性流体中产生磁场的多个驱动线圈(动力线圈)、和探测由惯性体的相对运动造成的磁场变化的多个测量线圈。当动力线圈被激励并且产生一个磁场时，磁性流体试图把本身定位得尽可能靠近动力线圈。实际上这样的结果是把惯性体悬浮在外壳的近似几何中心中。当一个力施加到加速度计上(或施加到安装在加速度计上的任何装置上)，从而引起角或线加速度时，惯性体试图保持到位。惯性体因此“靠压”磁性流体，干扰它和改变在磁性流体内的磁场分布。磁场分布的这种变化由测量线圈检测，然后电子转换成线和角加速度值。已知线和角加速度时，有可能通过直接的数学运算来计算线和角速度，并且如有必要，计算线和角位置。换句话说，加速度-->计提供关于六个自由度-三个线自由度(x，y，z)和三个角(或转动)自由度(αx，αy，αz)的信息。传感器特性的稳定性是系统设计的一个重要因素。传感器特性由于临时环境影响、或者由于各种传感器元件的特性的永久变化，可能随时间变化。例如，诸如温度和湿度之类的环境因素通过把误差引入到传感器的输出中能影响传感器性能。一旦特定环境参数(温度或湿度)复原到某一较窄工作范围，这样一种误差可能消失。其它参数可能涉及关于传感器性能的永久变化。例如，磁性流体的性能可能随时间变化。诸如外壳或磁铁之类的各种机械元件的性能也能变化。尺寸公差由于重复的冲击和振动可能变坏。磁性流体的某些可能漏出，即使以微小量漏出，也在假定完全充满磁性流体的体积内产生气泡。所有这些因素使传感器性能下降。常规校准手段典型地在制造之后、或在传感器已经安装在系统中之后校准传感器，但没有提供传感器的实时校准。因而，在现有技术中需要一种能被重复校准、包括在工作期间被校准的传感器。
技术实现思路
本专利技术涉及一种具有实时校准、基本上能消除相关技术的一种或多种缺点的加速度计。更具体地说，在本专利技术的一个典型实施例中，一种校准加速度传感器的方法包括：使用一种磁性流体悬浮一个惯性体；在磁性流体内产生一个磁场；调制磁场，以引起惯性体的位移；测量惯性体对调制的响应；及基于测量校准加速度传感器。能驱动电流通过用来产生磁场的多个磁铁，从而创建调制。检测线圈、感应线圈、霍尔传感器、或其它装置能用来探测惯性体的响应。调制可是周期性的、脉冲或某种其它非周期性的函数。调制也能是超声波。在另一个方面，一种用来校准加速度计的方法包括：把一个惯性体悬浮在一种流体中；向惯性体施加一个预定力；测量惯性体响应施加的力的动作；作为测量动作的函数实时校准加速度计。-->在另一个方面，一种校准加速度计的方法包括：使用一种流体悬浮一个物体；在流体内产生一个磁场；把一种刺激传送到惯性体，以引起惯性体的位移；测量惯性体对刺激的响应；及基于测量校准加速度计。在另一个方面，一种校准加速度传感器的方法包括：使用一种流体悬浮一个惯性体；在流体内产生一个磁场；基于磁场的变化连续地计算加速度；及实时校准加速度传感器而不中断传感器的正常功能。校准步骤引起惯性体的预定移动。一种超声波刺激能引起预定移动。可选择的是，驱动磁铁能被驱动，以引起预定移动。在另一个方面，一种传感器包括一个惯性体、全体绕惯性体布置的多个磁铁、及在磁铁与惯性体之间的一种磁性流体。一个第一电路调制由磁铁产生的磁场以实时校准传感器。一个第二电路基于惯性体的位移而测量加速度。加速度能具有线和/或角加速度分量。在另一个方面，一种传感器包括一个惯性体、产生作用在惯性体上的排斥力的多个磁铁、及一个控制器，该控制器调制由磁铁产生的磁场，从而移动惯性体。一个控制器基于位移而计算传感器对施加的加速度的响应，并且实时校准传感器。控制器导出加速度，作为为调制磁场由磁极所需要的电流的函数。惯性体是非磁性的或弱磁性的。控制器包括一个近似对中在调制的一个频率处的带通滤波器。当计算加速度时，一个低通滤波器能用来滤除调制的一个频率。在另一个方面，一种校准加速度传感器的方法包括：使用一种磁性流体悬浮一个惯性体；在磁性流体内产生一个磁场；以预定方式调制磁场以移动惯性体；测量用来引起移动的要求的调制；及基于要求的调制校准加速度传感器。在另一个方面，一种加速度传感器包括：一个惯性体；一种流体，把一个力施加在惯性体上；多个磁铁，在流体内产生磁场；位置传感器，探测由加速度造成的惯性体的位置变化；及一个控制器，它驱动磁铁，从而产生惯性体的预定运动。基于由位置传感器对预定运动的测量实时校准加速度传感器。-->在另一个方面，一种校准加速度计的方法包括：使用一种流体悬浮一个物体；在流体内产生一个磁场；引起惯性体的预定移动；测量引起预定移动所必需的力；及基于测量校准加速度计。本专利技术的另外特征和优点在随后的描述中叙述，并且部分由描述是显然的，或者可以通过本专利技术的实践了解。本专利技术的优点将通过在书写的描述和其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现和得到。要理解，以上一般性描述和如下详细描述都是示范和解释性的，并且打算提供所要求保护的本专利技术的进一步解释。附图说明被包括以提供本专利技术的进一步理解并且并入和构成本说明书的一部分的附图，表明本专利技术的实施例，并且与描述一起用来解释本专利技术的原理。在附图中：图1表明本专利技术的一种组装磁流体加速度传感器的等轴测图。图2表明使驱动磁铁组件之一被除去的传感器的侧视图。图3表明部分剖视图，表示驱动磁铁线圈和检测线圈的布置。图4表明传感器的分解侧视图。图5表明图4的传感器的等轴测图，但是从不同的角度看。图6表明对于加速度计的实时校准的一种手段。图7表明用于传感器的实时校准的电子装置的布置。具体实施方式现在将对本专利技术的实施例详细地进行参考，本专利技术的例子表明在附图中。图1表明本专利技术的一种磁流体加速度传感器的一个典型实施例。磁流体传感器的一般工作原理在美国专利No.6,466,200中描述，该专利包括在这里以供参考。传感器的动作一般由一组非线性偏微分方程描述，见提交于2004年9月30日、专利技术人为ROMANOV等、标题为METHOD OF CALCULATING LINEAR AND ANGULAR-->ACCELERATION INA MAGNETOFLUIDIC ACCELEROMETERWITH AN INERTIAL BODY的美国分案专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准加速度传感器的方法，包括：使用一种磁性流体使一个惯性体悬浮；在磁性流体内产生一个磁场；调制磁场，以引起惯性体的位移；测量惯性体对调制的响应；及基于所述测量校准加速度传感器。

【技术特征摘要】
US 2004-9-23 60/612,227;US 2004-9-29 60/613,723;US1.一种校准加速度传感器的方法，包括：使用一种磁性流体使一个惯性体悬浮；在磁性流体内产生一个磁场；调制磁场，以引起惯性体的位移；测量惯性体对调制的响应；及基于所述测量校准加速度传感器。2.根据权利要求1所述的方法，还包括驱动电流通过用来产生磁场的多个磁铁。3.根据权利要求1所述的方法，还包括使用检测线圈来探测惯性体的响应。4.根据权利要求1所述的方法，其中，调制包括周期性调制。5.根据权利要求1所述的方法，其中，调制包括脉冲。6.一种用来校准加速度计的方法，包括：把一个惯性体悬浮在一种流体中；向惯性体施加一个预定力；测量惯性体响应施加的预定力的动作；及作为被测量的动作的函数实时校准加速度计。7.一种校准加速度计的方法，包括：使用一种流体悬浮一个物体；在流体内产生一个磁场；把一种刺激传送到物体，以引起物体的位移；测量物体对刺激的响应；及基于所述测量校准加速度计。8.根据权利要求7所述的方法，其中，刺激是超声波刺激。9.根据权利要求7所述的方法，其中，输送刺激的步骤包括调制多个驱动磁铁。10.一种校准加速度传感器的方法，包括：使用一种流体悬浮一个惯性体；在流体内产生一个磁场；基于磁场的变化连续地计算加速度；及实时校准加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：DV西蒙年科，AE苏普伦，YI罗曼诺夫，
申请(专利权)人：伊纳拉伯斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]