CN104133081A - 加速度计性能参数的检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加速度计性能参数的检测方法和系统，所述方法包括：在线加速度模拟转台上的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的多个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计的输出值；在线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的多个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计的输出值；根据公式获得所述加速度计在所述线加速度模拟转台上的安装位置误差和相应性能参数，实现对所校准的加速度计性能参数的修正。实施本发明的方法和系统，能消除加速度计的工作半径误差影响，提高校准精度，降低校准过程中对加速度计的安装要求。

Description

加速度计性能参数的检测方法和系统

技术领域

本发明涉及加速度计技术领域，特别是涉及一种加速度计性能参数的检测方法和系统。

背景技术

加速度计在振动检测、动作识别、状态记录以及汽车安全气囊等方面有广泛应用。在加速度计的研制、生产和使用中，都需要对加速度计的性能进行校准。

可利用线加速度模拟转台对加速度计的性能指标进行标定，但进行标定时会存在影响校准精度的因素，如：安装误差、转速以及动态半径等。其中，转速及动态半径的影响主要在线加速度模拟转台的设计及制造阶段进行考虑并采取相关措施进行修正。将加速度计安装到线加速度模拟转台上进行校准时，安装位置的误差，也就是工作半径误差，会影响校准的精度。

通用的安装方法是将加速度计安装到夹具上，然后将夹具固定在转台的安装位置，并通过手动的方法调整加速度计在转台上的位置。在完成测试后，直接通过数据拟合或者其它方法，对数据进行处理获得加速度计的相关性能指标。

但是，上述安装方法难以避免安装误差，而且由于各种型号的加速度计的外形及尺寸差别很大，安装夹具多数需要根据特定的加速度计外形及尺寸进行定制，不同外形及大小的加速度计在安装时可能会产生不同的工作半径误差。因此，在完成测试后，不考虑该误差项而直接通过数据拟合或者其它方法，获得的加速度计的相关性能指标也存在较大误差，会极大地降低指标测试的精确度。

发明内容

基于此，本发明提供一种加速度计性能参数的检测方法和系统，能大幅降低校准过程中的工作半径误差对加速度计校准的影响，提高校准精度。

一种加速度计性能参数的检测方法，包括如下步骤：

在线加速度模拟转台中的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值，其中，所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致，所述预设的至少两个加速度值为：a₀，a₁，…，a_n＝a₀+nΔa；a₀为预设的加速度初始值，Δa为预设的加速度步进值，n为大于或等于1的整数；

在所述线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使所述线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第二输出值；

对所述预设的至少两个加速度值和所述第一输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₁、2阶至m阶非线性系数K₂₁至K_m1，其中，m为大于或等于2的整数；

对所述预设的至少两个加速度值和所述第二输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₂至K_m2；

通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2；

其中，ΔR/R为所述安装位置误差，K₁为修正的标度因数、K₂至K_m为2阶至m阶修正的非线性系数。

一种加速度计性能参数的检测系统，包括：

第一测量模块，用于在线加速度模拟转台中的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值，其中，所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致，所述预设的至少两个加速度值为：a₀，a₁，…，a_n＝a₀+nΔa；a₀为预设的加速度初始值，Δa为预设的加速度步进值，n为大于或等于1的整数；

第二测量模块，用于在所述线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使所述线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第二输出值；

第一拟合模块，用于对所述预设的至少两个加速度值和所述第一输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₁、2阶至m阶非线性系数K₂₁至K_m1，其中，m为大于或等于2的整数；

第二拟合模块，用于对所述预设的至少两个加速度值和所述第二输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₂至K_m2；

校准模块，用于通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2；

其中，ΔR/R为所述安装位置误差，K₁为修正的标度因数、K₂至K_m为2阶至m阶修正的非线性系数。

上述加速度计性能参数的检测方法和系统，基于特定的稳速台输出加速度，分别在随动台处于0度位置和180度位置时，设定多个输出加速度，获得固定在随动台上的加速度计的多个输出值；通过对上述所获得的加速度输出值进行计算，可以获得加速度计固定到随动台上时的安装位置误差和相应性能参数，实现对所校准的加速度计性能参数的修正，能消除加速度计的工作半径误差影响，提高校准精度，降低校准过程中对加速度计的安装要求。

附图说明

图1是线加速度模拟转台在一实施例中的结构示意图；

图2是图1中稳速台旋转中心与随动台旋转中心的示意图；

图3是本发明加速度计性能参数的检测方法第一实施方式的流程示意图；

图4是本发明加速度计性能参数的检测方法第二实施方式的流程示意图；

图5是本发明加速度计性能参数的检测方法第三实施方式的流程示意图；

图6是本发明加速度计性能参数的检测系统第一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

首先介绍带随动台的线加速度模拟转台。

如图1所示，线加速度模拟转台的机械台体由稳速台11、随动台12组成。稳速台11的工作台面与地面平行，稳速台回转轴13垂直于地面，稳速台台面上的随动台可以为两个或者两个以上，随动台对称安装在稳速台圆形台面上。

加速度计安装在随动台的台面上，加速度计输入轴平行于水平面。稳速台以角速率ω₁匀速旋转，产生一定的离心加速度，加速度的大小由稳速台的角速率ω₁和工作半径(稳速台的旋转中心O₁与随动台旋转中心O₂之间的距离)决定，加速度的方向为稳速台的旋转中心指向加速度计的检测质量质心的方向。

随动台以角速率ω₂匀速旋转，随动台旋转改变加速度计输入轴的方向，因而，由稳速台匀速旋转所产生的加速度与加速度计的输入轴之间的夹角θ将随随动台的旋转而不断变化，从而在加速度计输入轴方向产生正弦加速度。

在随动台台面上安装加速度计时，考虑到实际安装时产生的误差，加速度计的检测质量质心不一定能和随动台的旋转中心重合，此时就会产生工作半径误差，导致线加速度模拟转台上显示的加速度输出值与实际作用在加速度计上的加速度并不完全一致，从而产生测量误差，这严重影响了对加速度计的校准。

针对上述问题，如果能够对工作半径误差进行测试计算，则可以由测试所得的位置误差值对加速度计的性能参数进行修正，从而消除位置误差的影响。

首先对相关参数及其意义进行说明：在进行加速度计性能标定时，首先设定线加速度模拟转台的输出加速度为某一特定值a₀，当随动台定位在零位时，对应的加速度计输出为U₀₁，当随动台相对所述零位旋转180度时，对应的加速度计输出为U₀₂。当a_n＝a₀+nΔa(n≥1，Δa为设定的输出加速度步进值)时，则随动台在零位和180度时，加速度计对应的输出记为U_n1和U_n2。

如图2所示，设稳速台旋转中心O₁与随动台旋转中心O₂之间的距离为R，稳速台旋转中心O₁与加速度计的检测质量质心O₃之间的距离为R₁，并令ΔR＝R-R₁；

由已知，线加速度模拟转台所产生的加速度为：

a_n＝(ω_n)²R   (1)

根据预设的加速度计的一阶模型：

U_n＝K₀+K₁a_n   (2)

其中，K₀是零偏电压，单位是V；K₁是标度因数，单位是V/g；

考虑到工作半径误差，可得：

U_n1＝K₀+K₁(R-ΔR)(ω_n)²＝K₀+K₁(1-ΔR/R)a_n   (3)

U_n2＝K₀-K₁(R+ΔR)(ω_n)²＝K₀-K₁(1+ΔR/R)a_n   (4)

由公式(3)和(4)可知，若直接对试验结果进行二阶拟合，则获得的标度因数和二阶非线性系数中含有ΔR误差项，严重影响了对加速度计性能指标的测试校准精度。

若能够获得ΔR的值，则可以基于该值对加速度计的相关性能指标进行修正。对多组测试数据(a_n，U_n1)和(a_n，U_n2)分别进行二阶拟合，并令由(a_n，U_n1)拟合所获得的标度系数和二阶非线性系数分别为K₁₁和K₂₁，由(a_n，U_n2)拟合所获得的标度系数和二阶非线性系数分别为K₁₂和K₂₂。

由公式(1)、(2)、(3)、(4)可得：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁   (5)

K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁   (6)

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂   (7)

K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂   (8)

联立公式(5)-(8)可得：

ΔR/R＝(K₁₂+K₁₁)/(K₁₂-K₁₁)   (9)

或，

$\mathrm{\ΔR}/R=(\sqrt{K_{22}}-\sqrt{K_{21}})/(\sqrt{K_{22}}+\sqrt{K_{21}})---\left(10\right)$

将(9)、(10)代入(5)-(8)可得：

K₁＝0.5(K₁₁-K₁₂)   (11)

$K_2=1/4{(\sqrt{K_{21}}+\sqrt{K_{22}})}^2---\left(12\right)$

其中，K₀是加速度计在零输入条件下的输出，因此该值与加速度计的工作半径误差无关，可直接通过拟合的方法获得。

由公式(9)和(10)，可获得2个ΔR/R值，基于该值，可以对加速度计的其它性能指标值进行修正，从而提高对加速度计校准的精度。

基于同样的方法，若取加速度计的静态数学模型为三阶模型：

U_n＝K₀+K₁a_n+K₂a_n ²+K₃a_n ³   (13)

其中，K3为三阶非线性系数。

分别对测试数据(a_n，U_n1)和(a_n，U_n2)进行三阶拟合，并令由(a_n，U_n1)拟合所获得的标度系数、二阶非线性系数和三阶非线性系数分别为K₁₁、K₂₁和K₃₁，由(a_n，U_n2)拟合所获得的标度系数、二阶非线性系数和三阶非线性系数分别为K₁₂、K₂₂和和K₃₂，则可得：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁   (5)

K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁   (6)

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂   (7)

K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂   (8)

K₃(1-ΔR/R)³＝K₃₁   (14)

-K₃(1+ΔR/R)³＝K₃₂   (15)

由方程(5)-(8)和(14)-(15)，除了同样可获得(9)-(12)，还可得：

$\mathrm{\ΔR}/R=(\sqrt[3]{K_{32}}+\sqrt[3]{K_{31}})/(\sqrt[3]{K_{32}}-\sqrt[3]{K_{31}})---\left(16\right)$

$K_3=1/8{(\sqrt[3]{K_{31}}-\sqrt[3]{K_{32}})}^3---\left(\text{17}\right)$

基于(9)、(10)和(16)获得的ΔR/R求均值，可得到ΔR/R的最终测算值。

对于加速度计的更高阶静态模型方程，都可以利用上述推导过程获得不含ΔR/R误差项的高阶非线性系数。

请参阅图3，图3是本发明的加速度计性能参数的检测方法第一实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述加速度计性能参数的检测方法包括以下步骤：

步骤S101，在线加速度模拟转台中的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值，其中，所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致，所述预设的至少两个加速度值为：a₀，a₁，…，a_n＝a₀+nΔa；a₀为预设的加速度初始值，Δa为预设的加速度步进值，n为大于或等于1的整数。

步骤S102，在所述线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使所述线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第二输出值。

步骤S103，对所述预设的至少两个加速度值和所述第一输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₁、2阶至m阶非线性系数K₂₁至K_m1，其中，m为大于或等于2的整数。

步骤S104，对所述预设的至少两个加速度值和所述第二输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₂至K_m2。

步骤S105，通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2；

其中，ΔR/R为所述安装位置误差，K₁为修正的标度因数、K₂至K_m为2阶至m阶修正的非线性系数。

本实施方式所述的加速度计性能参数的检测方法，基于特定的稳速台输出加速度，分别在随动台处于0度位置和180度位置时，设定多个输出加速度，获得固定在随动台上的加速度计的多个输出值；通过对上述所获得的加速度输出值进行计算，可以获得加速度计固定到随动台上时的安装位置误差和相应性能参数，实现对所校准的加速度计性能参数的修正，能消除加速度计的工作半径误差影响，提高校准精度，降低校准过程中对加速度计的安装要求。

其中，对于步骤S101，线加速度模拟转台如图1和图2所示，在获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值之前，需要对随动台进行上电、回零，使随动台定位于零位，通过安装夹具，将加速度计固定到随动台台面上并使加速度计敏感轴的方向与稳速台旋转时的离心加速度的方向一致(如相同)，完成加速度计测试所需的电连接。

在一个实施例中，在获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值的步骤之前，还包括以下步骤：

检测所述加速度计敏感轴的方向与所述线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向是否相同。

若相同，则所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致。

对于步骤S103和步骤S104，可采用本领域惯用的方法获取所述m阶数据拟合的拟合系数。

对于步骤S105，所述修正的标度因数为消除安装位置误差后的因数，所述性能参数为加速度计的性能指标。可直接将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2代入如下所述公式，获得安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2。

优选地，还可对如下所述公式进行变形，再将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2代入如下所述公式变形后的公式，获得安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2。

在一个实施例中，通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数的步骤还包括以下步骤：

根据所述安装位置误差，修正所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数。

优选地，所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数包括阈值、分辨率、非线性度、幅频特性和幅值线性度。

在另一个实施例中，在通过如下公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数的步骤之后，还包括以下步骤：

根据所述性能参数和/或所述安装位置误差对所述加速度计进行校准修正。

请参阅图4，图4是本发明的加速度计性能参数的检测方法第二实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述加速度计性能参数的检测方法与第一实施方式的区别在于：通过所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数的步骤包括以下步骤：

步骤S201，若m为2，将K₁₁、K₁₂、K₂₁、K₂₂代入如下所述公式(s1)或公式(s2)转换为第一安装位置误差ΔR₁/R或第二安装位置误差ΔR₂/R：

ΔR₁/R＝(K₁₂+K₁₁)/(K₁₂-K₁₁)   (s1)；

${\mathrm{\ΔR}}_2/R=(\sqrt{K_{22}}-\sqrt{K_{21}})/(\sqrt{K_{22}}+\sqrt{K_{21}})---\left(s2\right)\text{;}$

步骤S202，获取第一安装位置误差ΔR₁/R与第二安装位置误差ΔR₂/R的平均值，作为所述安装位置误差。

步骤S203，若m为3，将3阶非线性系数K₃₁、K₃₂代入如下所述公式(s3)转换第三安装位置误差ΔR₃/R：

${\mathrm{\ΔR}}_3/R=(\sqrt[3]{K_{32}}+\sqrt[3]{K_{31}})/(\sqrt[3]{K_{32}}-\sqrt[3]{K_{31}})---\left(s3\right);$

步骤S204，获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

请参阅图5，图5是本发明的加速度计性能参数的检测方法第三实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述加速度计性能参数的检测方法与第二实施方式的区别在于：获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为最终的安装位置误差的步骤包括以下步骤：

步骤S301，判断第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R的差值与第三安装位置误差ΔR₃/R中任意两个的差值是否超过差值阈值。

步骤S302，若否，获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

步骤S303，若是，则将第一安装位置误差ΔR₁/R作为所述安装位置误差。

本实施方式，对于加速度传感器，具有较好的线性度，因此，相对于修正的标度因数，其二阶及以上的非线性系数要小几个数量级，试验误差可能会引起非线性系数较大的波动，从而导致ΔR₂/R或者ΔR₃/R波动较大，而ΔR₁/R则具有较高稳定性，以ΔR₁/R为主可降低安装位置误差受试验误差的影响。

优选地，所述差值阈值为1/3×(ΔR₁/R+ΔR₂/R+ΔR₃/R)×50％。

请参阅图6，图6是本发明的加速度计性能参数的检测系统第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述加速度计性能参数的检测系统包括第一测量模块100、第二测量模块200、第一拟合模块300、第二拟合模块400和校准模块500，其中：

第一测量模块100，用于在线加速度模拟转台中的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值，其中，所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致，所述预设的至少两个加速度值为：a0，a1，…，an＝a0+nΔa；a0为预设的加速度初始值，Δa为预设的加速度步进值，n为大于或等于1的整数。

第二测量模块200，用于在所述线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使所述线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第二输出值。

第一拟合模块300，用于对所述预设的至少两个加速度值和所述第一输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₁、2阶至m阶非线性系数K₂₁至K_m1，其中，m为大于或等于2的整数。

第二拟合模块400，用于对所述预设的至少两个加速度值和所述第二输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₂至K_m2。

校准模块500，用于通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2；

其中，ΔR/R为所述安装位置误差，K₁为修正的标度因数、K₂至K_m为2阶至m阶修正的非线性系数。

本实施方式所述的加速度计性能参数的检测系统，基于特定的稳速台输出加速度，分别在随动台处于0度位置和180度位置时，设定多个输出加速度，获得固定在随动台上的加速度计的多个输出值；通过对上述所获得的加速度输出值进行计算，可以获得加速度计固定到随动台上时的安装位置误差和相应性能参数，实现对所校准的加速度计性能参数的修正，能消除加速度计的工作半径误差影响，提高校准精度，降低校准过程中对加速度计的安装要求。

其中，对于第一测量模块100，线加速度模拟转台如图1和图2所示，在获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值之前，需要对随动台进行上电、回零，使随动台定位于零位，通过安装夹具，将加速度计固定到随动台台面上并使加速度计敏感轴的方向与稳速台旋转时的离心加速度的方向一致(如相同)，完成加速度计测试所需的电连接。

在一个实施例中，本发明的加速度计性能参数的检测系统还包括检测模块，用于：

检测所述加速度计敏感轴的方向与所述线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向是否相同。

若相同，则所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致。

对于第一拟合模块300和第二拟合模块400，可采用本领域惯用的方法获取所述m阶数据拟合的拟合系数。

对于校准模块500，可直接将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2代入如下所述公式，获得安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2。

优选地，还可对如下所述公式进行变形，再将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2代入如下所述公式变形后的公式，获得安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2。

在一个实施例中，校准模块500可通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数的步骤还包括以下步骤：

根据所述安装位置误差，修正所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数。

优选地，所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数包括阈值、分辨率、非线性度、幅频特性和幅值线性度。

以下所述是本发明的加速度计性能参数的检测系统第二实施方式。

本实施方式的所述加速度计性能参数的检测方法与第一实施方式的区别在于：校准模块500还可用于：

在m为2时，将K₁₁、K₁₂、K₂₁、K₂₂代入如下所述公式(p1)或公式(p2)转换为第一安装位置误差ΔR₁/R或第二安装位置误差ΔR₂/R：

ΔR₁/R＝(K₁₂+K₁₁)/(K₁₂-K₁₁)   (p1)；

${\mathrm{\ΔR}}_2/R=(\sqrt{K_{22}}-\sqrt{K_{21}})/(\sqrt{K_{22}}+\sqrt{K_{21}})---\left(p2\right)\text{;}$

获取第一安装位置误差ΔR₁/R与第二安装位置误差ΔR₂/R的平均值，作为所述安装位置误差。在m为3时，将3阶非线性系数K₃₁、K₃₂代入如下所述公式(p3)转换第三安装位置误差ΔR₃/R：

${\mathrm{\ΔR}}_3/R=(\sqrt[3]{K_{32}}+\sqrt[3]{K_{31}})/(\sqrt[3]{K_{32}}-\sqrt[3]{K_{31}})---\left(p3\right);$

获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

本实施方式，通过二阶及以上阶数的数据拟合获取多个安装位置误差，进而根据获取的多个安装位置误差确认最终的安装位置误差。

以下所述是本发明的加速度计性能参数的检测系统第三实施方式。

本实施方式的所述加速度计性能参数的检测系统与第二实施方式的区别在于：所述校准模块500还可进一步用于：

判断第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R的差值与第三安装位置误差ΔR₃/R中任意两个的差值是否超过差值阈值。

若否，获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

若是，则将第一安装位置误差ΔR₁/R作为所述安装位置误差。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种加速度计性能参数的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

在线加速度模拟转台中的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值，其中，所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致，所述预设的至少两个加速度值为：a₀，a₁，…，a_n＝a₀+nΔa；a₀为预设的加速度初始值，Δa为预设的加速度步进值，n为大于或等于1的整数；

在所述线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使所述线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第二输出值；

对所述预设的至少两个加速度值和所述第一输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₁、2阶至m阶非线性系数K₂₁至K_m1，其中，m为大于或等于2的整数；

对所述预设的至少两个加速度值和所述第二输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₂至K_m2；

通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2；

其中，ΔR/R为所述安装位置误差，K₁为修正的标度因数、K₂至K_m为2阶至m阶修正的非线性系数。

2.根据权利要求1所述的加速度计性能参数的检测方法，其特征在于，通过所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数的步骤还包括以下步骤：

根据所述安装位置误差，修正所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数。

3.根据权利要求2所述的加速度计性能参数的检测方法，其特征在于，所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数包括阈值、分辨率、非线性度、幅频特性和幅值线性度。

4.根据权利要求1所述的加速度计性能参数的检测方法，其特征在于，在获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值的步骤之前，还包括以下步骤：

检测所述加速度计敏感轴的方向与所述线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向是否相同；

若相同，则所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的加速度计性能参数的检测方法，其特征在于，通过所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数的步骤包括以下步骤：

若m为2，将K₁₁、K₁₂、K₂₁、K₂₂代入如下所述公式(s1)或公式(s2)转换为第一安装位置误差ΔR₁/R或第二安装位置误差ΔR₂/R：

ΔR₁/R＝(K₁₂+K₁₁)/(K₁₂-K₁₁)   (s1)；

${\mathrm{\ΔR}}_2/R=(\sqrt{K_{22}}-\sqrt{K_{21}})/(\sqrt{K_{22}}+\sqrt{K_{21}})---\left(s2\right)\text{;}$

获取第一安装位置误差ΔR₁/R与第二安装位置误差ΔR₂/R的平均值，作为所述安装位置误差；

若m为3，将3阶非线性系数K₃₁、K₃₂代入如下所述公式(s3)转换第三安装位置误差ΔR₃/R：

${\mathrm{\ΔR}}_3/R=(\sqrt[3]{K_{32}}+\sqrt[3]{K_{31}})/(\sqrt[3]{K_{32}}-\sqrt[3]{K_{31}})---\left(s3\right);$

获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

6.根据权利要求5所述的加速度计性能参数的检测方法，其特征在于，获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为最终的安装位置误差的步骤包括以下步骤：

判断第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R的差值与第三安装位置误差ΔR₃/R中任意两个的差值是否超过差值阈值；

若否，获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差；

若是，则将第一安装位置误差ΔR₁/R作为所述安装位置误差。

7.一种加速度计性能参数的检测系统，其特征在于，包括：

第一测量模块，用于在线加速度模拟转台中的随动台定位在零位时，使线加速度模拟转台的输出加速度为预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第一输出值，其中，所述加速度计敏感轴的方向与线加速度模拟转台上的稳速台旋转时的离心加速度的方向一致，所述预设的至少两个加速度值为：a₀，a₁，…，a_n＝a₀+nΔa；a₀为预设的加速度初始值，Δa为预设的加速度步进值，n为大于或等于1的整数；

第二测量模块，用于在所述线加速度模拟转台上的随动台相对零位旋转180度后，使所述线加速度模拟转台的输出加速度为所述预设的至少两个加速度值，获取固定在所述随动台上的加速度计对应每个所述加速度值的第二输出值；

第一拟合模块，用于对所述预设的至少两个加速度值和所述第一输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₁、2阶至m阶非线性系数K₂₁至K_m1，其中，m为大于或等于2的整数；

第二拟合模块，用于对所述预设的至少两个加速度值和所述第二输出值进行m阶的数据拟合，拟合出标度系数K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₂至K_m2；

校准模块，用于通过如下所述公式将拟合出的标度系数K₁₁、K₁₂、2阶至m阶非线性系数K₂₁、K₂₂至K_m1、K_m2转换为安装位置误差、修正的标度因数和2阶至m阶修正的非线性系数：

K₁(1-ΔR/R)＝K₁₁，K₂(1-ΔR/R)²＝K₂₁，…，K_m(1-ΔR/R)^m＝K_m1；

-K₁(1+ΔR/R)＝K₁₂，K₂(1+ΔR/R)²＝K₂₂，…，-K_m(1+ΔR/R)^m＝K_m2；

其中，ΔR/R为所述安装位置误差，K₁为修正的标度因数、K₂至K_m为2阶至m阶修正的非线性系数。

8.根据权利要求7所述的加速度计性能参数的检测系统，其特征在于，所述校准模块还用于：

根据所述安装位置误差，修正所述加速度计的静态标定参数和动态标定参数。

9.根据权利要求7或8所述的加速度计性能参数的检测系统，其特征在于，所述校准模块还用于：

在m为2时，将K₁₁、K₁₂、K₂₁、K₂₂代入如下所述公式(p1)或公式(p2)转换为第一安装位置误差ΔR₁/R或第二安装位置误差ΔR₂/R：

ΔR₁/R＝(K₁₂+K₁₁)/(K₁₂-K₁₁)   (p1)；

${\mathrm{\ΔR}}_2/R=(\sqrt{K_{22}}-\sqrt{K_{21}})/(\sqrt{K_{22}}+\sqrt{K_{21}})---\left(p2\right)\text{;}$

获取第一安装位置误差ΔR₁/R与第二安装位置误差ΔR₂/R的平均值，作为所述安装位置误差；

在m为3时，将3阶非线性系数K₃₁、K₃₂代入如下所述公式(p3)转换第三安装位置误差ΔR₃/R：

${\mathrm{\ΔR}}_3/R=(\sqrt[3]{K_{32}}+\sqrt[3]{K_{31}})/(\sqrt[3]{K_{32}}-\sqrt[3]{K_{31}})---\left(p3\right);$

获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差。

10.根据权利要求9所述的加速度计性能参数的检测系统，其特征在于，所述校准模块进一步还用于：

判断第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R的差值与第三安装位置误差ΔR₃/R中任意两个安装位置的差值是否超过差值阈值；

若否，获取第一安装位置误差ΔR₁/R、第二安装位置误差ΔR₂/R和第三安装位置误差ΔR₃/R的平均值，作为所述安装位置误差；

若是，则将第一安装位置误差ΔR₁/R作为所述安装位置误差。