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石英挠性加速度计零偏分析
- 2019-11-13-

       针对温度、振动,湿度等因素会影响石英挠性加速度计的参数漂移这一-问题,对石英挠性加速度计在贮存条件下的稳定性进行了研究。首先在贮存条件下采集石英挠性加速度计的零偏数据,分析数据特点及规律,然后建立时间序列数学模型,最后对模型进行进行仿真。将贮存条件下的真实数据和预测数据进行对比,对比结果表明建模是有效的,建模所得数据的相对误差在允许误差范围内,证明了建模的适用性。预测数据反映了在贮存条件下零偏数据随周围环境变化的规律,为研究石英挠性加速度计在贮存条件下的稳定性提供了理论参考。


      1.零偏数据采集


      石英挠性加速度计是用石英晶体经过特种加工形成挠性支撑,并用电容元件作为信号传感器,也就是用力矩器磁钢的表面与敏感质量两边平面之间的间隙变化来拾取摆质量相对壳体的位移信号。当敏感质量在加速度作用下产生偏转时,由于两边间隙的改变使桥路容抗发生变化,从而输出反映摆偏转角的信号5。


      考虑到采集零偏数据是- - 个长期且繁琐的工作过程,因此设计一个数据采集装置,其模型如图1所示。以0°为起点,按照旋转角度45°为间隔,测量加速度计在360°之内各个姿态下的零偏数据,以此得到零偏时间序列数据。


       2.零偏数据分析


      零偏值是指在确定性误差恒定的加速度条件下,偏离0电压的值。对于石英挠性加速度计来说,输入加速度值与输出电量间的关系式为。


      Aim=U/K1=K0+x+K2x2               (1)


式中:Aim为石英挠性加速度计输出所指示的加速度,以重力加速度g为单位,g=9.8 m/s2;U为石英挠性加速度计的输出电压;K0= (U0+U180)/2K1.为零偏值;K1=(U90-U270)/2为电压标度因数;K2 = (U90+U270)/2K1-K0为二阶非线性系数;x为输人加速度。


      在贮存条件下,石英挠性加速度计零偏数据会随着周围环境发生随机性变化。本文采用石英挠性加速度计数据采集装置采集零偏数据,分析零偏数据随周围环境变化的规律和特点,得到相应时间序列,建立基于ARMA(p,q)模型的零偏数据时间序列模型。通过模型仿真,得到石英挠性加速度计零偏数据的预测值,分析预测结果可知,预测数据和真实数据误差均在接受范围内。通过对比和分析贮存条件下石英挠性加速计真实数据和预测数据,得到石英挠性加速度计在贮存条件下的稳定性变化规律,为研究石英挠性加速度计零偏数据提供了理论依据。

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