CN109116051A - 高精度加速度计分辨率测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度加速度计分辨率测试方法，基于差动电容法，在加速度计传感器一端串一微小电容器，测试时采用标度相近的加速度计双表求和法，用一数字开关控制微小电容器与传感器回路之间的通断，进行分辨率测试。本发明克服了用传统设备进行高精度加速度计分辨率测试的苛刻要求，通过原理计算，本发明可以有效地进行分辨率≤1×10‑6g的精密测量。通过直接改变加速度计传感器两端电容差值，来达到微小加速度的输入，可以大大简化实验装置，并可以忽略传统测量时测量设备振动对测试结果的影响。采用双表求和法可以大大降低共模噪声影响，提取有用加速度信号，对于分辨率优于1×10‑6g的高精度加速度计分辨率测试，具有非常重要的指导意义。

Description

高精度加速度计分辨率测试方法
技术领域
本发明涉及加速度计分辨率测试技术领域，尤其是一种高精度加速度计分辨率测试方法。
背景技术
加速度计作为惯性导航系统中的核心部件，广泛应用于航空航天、汽车、电子等技术领域，可以测量运载体所受线加速度的大小。分辨率作为加速度计的一个重要指标，反映出加速度计能够敏感加速度的微小极限。分辨率越高，能够敏感的加速度值越小。在高精度测量领域，分辨率这一加速度计指标备受关注。进行加速度计分辨率测试时，需要人为地给加速度计一个微小的输入，然后进行数据采集、处理。
在传统的加速度计分辨率测试中，均采用机械结构装置或改变加速度计敏感轴与水平面夹角或改变引力块与加速度计之间的间距，这都不可避免机械装置由于震动对高精度加速度计分辨率测量产生的影响。受制于测试装置的加工制造极限，这些传统测试方法只适用于一般精度的加速度计分辨率测试。
若要进行分辨率优于1×10-6g的分辨率测试，需要考虑一种全新的测试方法。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种高精度加速度计分辨率测试方法。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种高精度加速度计分辨率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴.选取两只高精度加速度计，将两只加速度计置于隔震装置上；
⑵.以差动电容法测试为基础，分别在两只加速度计传感器同一端串同一个微小电容器，改变传感器两端电容平衡时摆片的位置；
⑶.用一数字开关控制微小电容器与传感器一端构成的回路的通断，开关通断频率要与控制回路的滞后时间及工作带宽相协调，两只加速度计输出求和，用以消除共模噪声影响；
⑷.改变微小电容器的电容值，实现微小加速度的输入。
而且，步骤⑴所述的两只高精度加速度计的标度要一致或相近，标度相近是指标度差异＜1×10-3V/g。
而且，步骤⑴所述的隔震装置为隔震大理石基座。
而且，所述的微小电容器为pF电容器。
本发明的优点和积极效果是：
本测试方法完全摒弃了机械装置，克服了振动对高精度加速度计分辨率测试的不利影响。本发明基于差动电容测试法，提出了在传感器一端串一微小电容器，用以人为改变传感器两端电容平衡时摆片的位置，达到给加速度计一个微小加速度输入的目的。
本测试方法的测试条件简单、易于实现，只需要两只标度一致的高精度加速度计和高精度电容箱。本发明可以避免机械结构振动对高精度加速度计分辨率测试的不利影响，因此可以用来进行高精度加速度计对加速度输入小于1×10-6g的分辨率进行测试，并保证结果的准确性。
本测试方法以差动电容测试法为依据，克服了用传统测试装置测试时的苛刻要求，测试时直接通过改变传感器一端电容值，使摆片的平衡位置发生变化，可以从根本上消除测试设备改变姿态时产生的振动对测试结果的影响。
附图说明
图1为差动电容法测加速度计分辨率示意图；
图2为差动电容法测加速度计分辨率原理示意图。
图中标记为：
1、大理石隔震基座；2、标度相近的两只高精度加速度计；3、导线；4、微小电容器；5、石英摆片；6、挠性梁；7、金膜；8、上下轭铁；C0为加速度计传感器原始电容值；ΔC为与传感器一端串接的微小电容值。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种高精度加速度计分辨率测试方法，包括以下步骤：
⑴.选取两只标度一致或相近的高精度加速度计2，标度相近是指标度差异＜1×10-3V/g，将两只加速度计置于隔震装置上，该隔震装置为隔震大理石基座1；
⑵.以差动电容法测试为基础，分别在两只加速度计传感器同一端通过导线3串同一个微小电容器4，改变传感器两端电容平衡时摆片的位置，微小电容器即pF电容器；
⑶.用一数字开关控制微小电容器与传感器一端构成的回路的通断，开关通断频率要与控制回路的滞后时间及工作带宽相协调，两只加速度计输出求和，用以消除共模噪声对高精度加速度计分辨率测试的影响，提取有用加速度信号；
⑷.改变微小电容器的电容值，实现微小加速度的输入。
下面结合附图2，对本发明的测试原理做进一步详述。
本发明在加速度计传感器一端串入一个微小电容器，导致由金膜7与上下轭铁8构成的加速度计传感器原本平衡的电容值C0发生改变，串入微小电容器的那端传感器电容值变为C0+ΔC，促使石英摆片5产生微小位移，即挠性梁6偏转一个微小的角度，使传感器两端电容值重新达到平衡状态，从而实现等同于微小加速度的输入。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。因此，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (4)

1.一种高精度加速度计分辨率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴.选取两只高精度加速度计，将两只加速度计置于隔震装置上；
⑵.以差动电容法测试为基础，分别在两只加速度计传感器同一端串同一个微小电容器，改变传感器两端电容平衡时摆片的位置；
⑶.用一数字开关控制微小电容器与传感器一端构成的回路的通断，开关通断频率要与控制回路的滞后时间及工作带宽相协调，两只加速度计输出求和，用以消除共模噪声影响；
⑷.改变微小电容器的电容值，实现微小加速度的输入。
2.根据权利要求1所述的一种高精度加速度计分辨率测试方法，其特征在于：步骤⑴所述的两只高精度加速度计的标度要一致或相近，标度相近是指标度差异＜1×10-3V/g。
3.根据权利要求1所述的一种高精度加速度计分辨率测试方法，其特征在于：步骤⑴所述的隔震装置为隔震大理石基座。
4.根据权利要求1所述的一种高精度加速度计分辨率测试方法，其特征在于：所述的微小电容器为pF电容器。
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