加速度计在问世以后的半个多世纪以来,其种类不断地发展、丰富。但是在MEMS技术急剧发展的背景下,因为武器引信的可靠性、精度能够直接的取决于MEMS加速度计,并且MEMS加速度计具有以下一系列优点:成本便宜,质量小、体积小,稳定的性能、不宜发生故障,功耗低,能够大批次生产,性能的一致性、实时性好。因此在弹箭的测量、控制、制导、导航等很多的军事领域里,MEMS加速度计受到了足够的重视并得到了广泛的运用。但是要想满足在军事、航天等方面的运用,较大地提高MEMS加速度计的量程、精度以及稳定性等是非常必要的,也即对MEMS加速度计进行初始校准非常迫切,也由此产生了很多不同种类的校准方法。23024
在实际的应用中,主要是非正交误差、灵敏度误差、零点漂移误差等因素影响了MEMS加速度计的精度,对MEMS加速度计进行初始校准也就是对上述影响因素进行校正。虽然传统的6参数校正方法对于MEMS加速度计的校准来说是最常用到的方法,但是在众多专家、学者努力不懈的研究下,产生了更多新的校准方法。南京航空航天大学导航研究中心的陆辰、李荣冰等人在其测量原理的基础上,深入地分析了MEMS加速度计的误差,并且根据加速度计的输出电压随温度变化的规律,对其温度特性和非正交零点偏移误差作了深入地研究。在采用分温度段对MEMS加速度计进行6位置标定方法的基础之上,对加速度计的误差进行模型建立,并将其运用在系统中,以实现加速度计的实时补偿。经过多次实验,其结果显示,上述建立的模型对于微机械加速度计的温漂误差上进行了实时、有效地补偿,也对其非正交误差也进行了有效的校正,对于加速度计的精度测量也有了一个很大地提高,使加速度计的零点偏移减小到了0,2N/kg范围以内,同时在最大的程度上减小了0.3N/kg的测量值均方差,并且对系统的性能进行了优化【6】。 论文网
对于在MEMS加速度计的安装误差上的校准,海军工程大学科研部的苏雪峰、电气与信息工程学院的覃方君等学者,基于所遇到的一些问题:如何对MEMS加速度计的位置向量以及其安装方向进行补偿等。在理论上,他们对安装误差的校准方法进行了推导,此种误差基于一种无陀螺惯性的6加速度计的导航系统。首先依靠由转动而生成的载体的向心加速度对MEMS加速度计的位置向量进行校正,然后依靠重力效应对MEMS加速度计的方向向量进行校正,最后通过校正以后的结果对MEMS加速度计的输出进行补偿,并且对其进行仿真。经过仿真可以知道,微机械加速度计的安装误差在此导航系统中对系统精度的影响非常的明显。如果不对其安装误差进行有效的补偿,系统就不能正常的进行工作。可以通过由旋转而产生的载体的向心加速度以及重力效应对MEMS加速度计的位置向量以及安装方向进行校正,因此使对MEMS加速度计的输出进行的误差补偿得以实现,从而使系统的精度在很大程度上能够有所提高。但是其残余误差在经过了补偿之后仍然存在,并且该残余误差随着时间的增加而增加【7】。
而南京航空航天大学导航研究中心的王小春、李荣冰等人在MIMU工程应用的现实条件的基础上,提出了一种两步解耦的标定方法,该方法能够对微机械加速度计的安装误差以及温漂误差进行补偿。此种方法基于以下的一些特点: MEMS三轴加速度计之间比较固定的安装关系,稳定的、不随环境温度的变化而变化的非正交因数以及MIMU结构中确定的封装。在常温的条件下对MEMS加速度计的非正交误差进行安装标定,同时在全温度范围之内对MEMS加速度计的温度漂移误差进行有效补偿。通过实验的结果可知,此种方法对MEMS加速度计的非正交误差以及温度漂移误差进行了很好的校正,使加速度计在全温度范围以内提高一个数量级的使用精度。更重要的是,此种模型在工程中易于实现,并且它的重复性非常良好【8】。
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