一种加速度计灵敏度标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种加速度计灵敏度标定方法及装置，属于精密测量领域，标定装置包括：屏蔽罩、精密角度测量仪、精密位移调节台、位移调节质量块、隔振地基和倾斜补偿摆台；屏蔽罩为减弱气流、电磁场或者温度干扰的容器；待测加速度计为测量直线加速度的仪器；精密位移调节台和位移调节质量块的组合体，实现倾斜补偿摆台的平台俯仰角与翻滚角亚μrad至μrad量级角度调节，用于提供亚μg至μg量级的加速度标定信号；精密角度测量仪用于不间断监测倾斜补偿摆台俯仰角与翻滚角的角度变化；倾斜补偿摆台用于隔离频率在0.001Hz～1Hz频带的地面震动噪声传递至待测加速度计。减少地面震动对加速度计标定的影响。速度计标定的影响。速度计标定的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种加速度计灵敏度标定方法及装置


[0001]本专利技术属于精密测量领域，更具体地，涉及一种加速度计灵敏度标定方法及装置。

技术介绍

[0002]高精度加速度计在空间引力实验和卫星重力测量等领域有重要应用意义。卫星重力测量需要搭载高精度加速度计测量航天器受到的非保守力，加速度计测量数据对于重力场反演和大气模型研究有重要意义，并且其灵敏度系数的不确定度会直接影响重力场恢复的精度以及大气模型计算精度等研究。卫星重力测量中加速度计的分辨率至少需达到10
‑
10
m/s2/Hz
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量级。在地面对该类仪器进行灵敏度系数的标定的精度要求越来越高，由于地脉动噪声一般在10
‑7～10
‑8m/s2/Hz
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量级，远超目前及将来的高精度加速度计的测试分辨率需求，在地面直接开展高精度加速度计的灵敏度系数标定是难以满足需求的，因此必须发展新的灵敏度标定方法以满足高精度加速度计未来的设计和验证需求。
[0003]目前高精度加速度计灵敏度系数的评估方法主要有两种：一种是将高精度加速度计置于高精度六自由度位移调节台上进行测试和标定，高精度六自由度位移调节台处于安静实验室的大理石台面上，由于大理石台对低频地脉动的隔振能力有限，这种测试方法无法满足高精度加速度计的灵敏度系数高精度标定需求；
[0004]另一种方法是将高精度加速度计及高精度六自由度位移调节台置于隔振系统上进行测试和标定，但是受限于高精度六自由度台的工作模式，其连接线缆会影响隔振系统的性能，最终影响测试和标定结果精度。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种加速度计灵敏度标定方法及装置，旨在解决现有的将高精度加速度计置于高精度六自由度位移调节台上进行测试和标定，高精度六自由度位移调节台处于安静实验室的大理石台面上，由于大理石台对低频地脉动的隔振能力有限，这种测试方法无法满足高精度加速度计的灵敏度系数高精度标定需求的问题。
[0006]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种加速度计灵敏度标定装置，包括：屏蔽罩、精密角度测量仪、精密位移调节台、位移调节质量块、隔振地基和倾斜补偿摆台；
[0007]待测加速度计、精密角速度测量仪和精密位移调节台安装在倾斜补偿摆台上；位移调节质量块放置于精密位移调节台上；倾斜补偿摆台与屏蔽罩安装在表面水平的隔振地基上，并且屏蔽罩将倾斜补偿摆台完全罩在内部；精密角度测量仪、待测加速度计和精密位移调节台均使用蓄电池和无线通信模块分别实现供电和与外部PC端数据监测软件的通信；
[0008]屏蔽罩为减弱气流、电磁场或者温度干扰的容器；待测加速度计为测量直线加速度的仪器；
[0009]精密位移调节台和位移调节质量块的组合体，通过亚mm至亚m级位移台行程、g至亚kg级质量块质量，分别实现倾斜补偿摆台的平台俯仰角与翻滚角亚μrad至μrad量级角度
调节，用于提供亚μg至μg量级的加速度标定信号；
[0010]精密角度测量仪用于不间断监测倾斜补偿摆台俯仰角与翻滚角的角度数据；
[0011]倾斜补偿摆台用于隔离频率在0.001Hz～1Hz频带的地面震动噪声传递至待测加速度计。
[0012]进一步优选地，待测加速度计为MEMS加速度计、簧片加速度计和静电悬浮加速度计。
[0013]进一步优选地，精密角度测量仪的角度测量分辨率达到nrad/Hz
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水平、量程范围大于1000μrad。
[0014]进一步优选地，倾斜补偿摆台包括平台、配平质量块、刚性连杆、悬挂框架和悬挂铰链；
[0015]悬挂铰链两端分别与悬挂框架和数个刚性连杆固连；刚性连杆另一端与平台固连；任意两个刚性连杆与平台构建为三角形形状，数个刚性连杆和悬挂铰链共同用于起到悬挂平台的作用，也用于衰减高于倾斜补偿摆台固有频率的振动传递至平台；悬挂铰链用于使得平台在竖直平面内自由摆动，并且抑制平台在水平面内的扭转运动；蓄电池和无线通信模块放置在平台上，用于减少待测设备的外接线缆对倾斜补偿摆台隔振性能的影响。
[0016]另一方面，本专利技术提供了一种加速度计灵敏度标定方法，包括以下步骤：
[0017]步骤一：通过调节倾斜补偿摆台上的配平质量块的位置和质量，将待测加速度计水平方向的控制输出调至零位；
[0018]步骤二：封闭屏蔽罩后，将倾斜补偿摆台稳定预设时长，使得倾斜补偿摆台的角度噪声达到要求限值以下；
[0019]步骤三：设置位移调节质量块移动程序，产生待测加速度计量程范围内的多个标定台阶；
[0020]步骤四：监测记录倾斜补偿摆台俯仰角与翻滚角的倾角数据θ，同时记录待测加速度计水平方向的控制输出数据V；其中，平台的倾角数据θ乘以重力加速度g后得到加速度计的输入标定信号；
[0021]步骤五：标定结束后，取倾斜补偿摆台俯仰角与翻滚角的倾角数据θ和加速度计水平方向的控制输出数据V中各段台阶中间稳定段数据进行统计，分别得到各段台阶的平均值和标准差；
[0022]步骤六：对倾斜补偿摆台的倾角数据各段台阶的平均值和加速度计水平方向的控制输出数据各段台阶的平均值进行线性回归拟合分析，得到待测加速度计控制输出信号与输入标定信号之间的线性关系，线性关系中的一阶项系数为待测加速度计的灵敏度系数K1＝Δθg/ΔV；其中，Δθ为摆台倾角数据线性回归值；ΔV为加速度计控制输出数据线性回归值；g为重力加速度；
[0023]步骤七：对倾斜补偿摆台的倾角数据θ和加速度计水平方向的控制输出数据V的线性回归拟合过程进行误差分析，得到灵敏度系数的标准误差ΔK1，除以灵敏度系数，得到标定灵敏度系数的A类相对不确定度。
[0024]进一步优选地，步骤三中根据待测加速度计的量程范围设置标定台阶数数量和每个台阶时长。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下
[0026]有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种加速度计灵敏度标定装置，其中，倾斜补偿摆台用于隔离频率在0.001Hz～1Hz频带的地面震动噪声传递至待测加速度，即为待测加速度计在0.001Hz～1Hz频带提供振动水平在ng/Hz
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量级的环境，减少地面震动对加速度计标定的影响。
[0028]本专利技术提供了一种加速度计灵敏度标定装置，利用倾斜补偿摆台的俯仰角与翻滚角倾斜角度，实现以重力加速度水平分量作为加速度计水平敏感轴方向加速度输入，可以提供精度为亚μg量级，量程为μg量级的加速度标定源，满足高精度加速度计标定精度和量程范围。
[0029]本专利技术提供了一种加速度计灵敏度标定方法，利用高精度角度测量仪实现对倾斜补偿摆台倾斜角度变化的准确监测和记录，通过对标定数据进行筛选后，利用线性回归拟合分析，实现加速度计灵敏度系数标定和A类相对不确定度的计算。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例提供的加速度计灵敏度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加速度计灵敏度标定装置，其特征在于，包括：屏蔽罩、精密角度测量仪、精密位移调节台、位移调节质量块、隔振地基和倾斜补偿摆台；所述待测加速度计、精密角速度测量仪和精密位移调节台安装在所述倾斜补偿摆台上；所述位移调节质量块放置于所述精密位移调节台上；所述倾斜补偿摆台与所述屏蔽罩安装在表面水平的所述隔振地基上，并且所述屏蔽罩将倾斜补偿摆台完全罩在内部；所述精密角度测量仪、待测加速度计和精密位移调节台均使用蓄电池和无线通信模块分别实现供电和与外部PC端数据监测软件的通信；所述屏蔽罩为减弱气流、电磁场或者温度干扰的容器；待测加速度计为测量直线加速度的仪器；所述精密位移调节台和位移调节质量块的组合体，用于通过亚毫米至亚米级位移台行程、g至亚kg级质量块质量，分别实现倾斜补偿摆台的平台俯仰角与翻滚角亚μrad至μrad量级角度调节，用于提供亚μg至μg量级的加速度标定信号；所述精密角度测量仪用于不间断监测倾斜补偿摆台俯仰角与翻滚角的角度数据；所述倾斜补偿摆台用于隔离频率在0.001Hz～1Hz频带的地面震动噪声传递至待测加速度计。2.根据权利要求1所述的加速度计灵敏度标定装置，其特征在于，所述精密角度测量仪的角度测量分辨率达到nrad/Hz
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水平、量程范围大于1000μrad。3.根据权利要求1所述的加速度计灵敏度标定装置，其特征在于，待测加速度计为MEMS加速度计、簧片加速度计和静电悬浮加速度计。4.根据权利要求1至3任一所述的加速度计灵敏度标定装置，其特征在于，所述倾斜补偿摆台包括平台、配平质量块、刚性连杆、悬挂框架和悬挂铰链；所述悬挂铰链两端分别与所述悬挂框架和数个刚性连杆固连；所述刚性连杆另一端与平台固连；任意两个刚性连杆与平台构建为三角形形状，数个刚性连杆和悬挂铰链共同用...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈少波，刘智浩，白彦峥，周泽兵，刘力，梅斌，马铖，吴焓，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：