三轴加速度计组的试验方法和装置
三轴加速度原理
三轴加速度原理三轴加速度原理是指在三维空间中测量和计算物体的加速度。
三轴加速度原理是基于牛顿第二定律和三轴加速度传感器的工作原理。
三轴加速度传感器能够同时测量物体在x、y和z轴上的加速度，并将这些加速度信息转换成电信号输出。
三轴加速度原理的基本思想是利用三轴加速度传感器测量物体在三个不同方向上的加速度，从而得到物体的加速度矢量。
根据牛顿第二定律，物体的加速度等于物体所受的合外力除以物体的质量。
因此，通过测量物体的加速度，可以得到物体所受的合外力的大小和方向。
三轴加速度传感器通常采用微机电系统（MEMS）技术制造，其基本原理是利用微小的质量块和弹簧系统来测量加速度。
当物体受到加速度时，质量块会受到惯性力的作用而发生位移，这个位移可以通过压电效应或电容效应转换成电信号输出。
三轴加速度传感器通常由三个独立的单轴加速度传感器组成，每个单轴传感器可以测量物体在相应轴上的加速度。
通过三轴加速度传感器的组合使用，可以同时测量物体在x、y和z轴上的加速度，从而得到物体的三维加速度。
三轴加速度传感器的典型应用包括医疗设备、车辆导航、智能手机和游戏控制器等。
在医疗设备中，三轴加速度传感器可以用于监测患者的运动和姿势，从而提供给医生有关患者健康状况的信息。
在车辆导航中，三轴加速度传感器可以用于测量车辆的加速度和转弯角度，从而提供给导航系统有关车辆行驶状态的信息。
在智能手机和游戏控制器中，三轴加速度传感器可以用于检测用户的手势和动作，从而实现触摸屏幕、倾斜控制和动作感知等功能。
三轴加速度原理的研究和应用对于物体运动的测量和分析具有重要的意义。
通过利用三轴加速度传感器可以实现对物体加速度的准确测量和分析，从而可以研究物体的运动规律、判断物体的姿势和动作，并应用于各种领域的工程和科学研究中。
此外，三轴加速度传感器还可以与其他传感器（如陀螺仪和磁力计）结合使用，以实现对物体在三维空间中的运动状态的全面测量和分析。
总之，三轴加速度原理是利用三轴加速度传感器测量和计算物体的加速度的基本原理。
三轴数字加速度传感器ADXL345技术资料
概述：ADXL345 是一款小而薄的超低功耗3 轴加速度计，分辨率高(13 位)，测量范围达± 16g。
数字输出数据为16 位二进制补码格式，可通过SPI(3 线或4 线)或I2C 数字接口访问。
ADXL345 非常适合移动设备应用。
它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。
其高分辨率(3.9mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。
该器件提供多种特殊检测功能。
活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。
敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。
自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。
这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。
正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32 级先进先出(FIFO)缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理器负荷降至最低，并降低整体系统功耗。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
ADXL345 采用3 mm × 5 mm × 1 mm，14 引脚小型超薄塑料封装。
对比常用的飞思卡尔的MMZ7260三轴加速度传感器，ADXL345，具有测量精度高、可以通过SPI或I2C直接和单片机通讯等优点。
特性：超低功耗：VS= 2.5 V 时（典型值），测量模式下低至23uA，待机模式下为0.1μA 功耗随带宽自动按比例变化用户可选的分辨率10 位固定分辨率全分辨率，分辨率随g 范围提高而提高，±16g 时高达13 位(在所有g 范围内保持4 mg/LSB 的比例系数)正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO 技术，可将主机处理器负荷降至最低。
单振/双振检测，活动/非活动监控，自由落体检测电源电压范围：2.0 V 至3.6 VI / O 电压范围：1.7 V 至VSSPI（3 线和4 线）和I2C 数字接口灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚通过串行命令可选测量范围通过串行命令可选带宽宽温度范围（-40°C 至+85℃）抗冲击能力：10,000 g无铅/符合RoHS 标准小而薄：3 mm× 5 mm× 1 mm，LGA 封装模组尺寸：23*18*11mm（高度含插针高度应用：机器人控制、运动检测过程控制，电池供电系统硬盘驱动器(HDD)保护，单电源数据采集系统手机，医疗仪器，游戏和定点设备，工业仪器仪表，个人导航设备电路功能与优势ADXL345是一款小巧纤薄的低功耗三轴加速度计，可以对高达±16 g的加速度进行高分辨率（13位）测量。
一种基于三轴加速度传感器的倾角测量装置
ｇ
的静态 自校 正 以及肢体 运动 姿态 检测 等实 际场合 。但 在
全量程范 围内测量精度不高 的问题较突 出。
文 中使用 Ａ Ｄ Ｘ Ｌ ３ ３ ５三轴加 速 度传感 器 获取 姿态 信息 ， 经
Ａ Ｒ Ｍ ７微处 理器计算处理后 得到倾 角数 据并显 示在 １ ６ ０ ２液 晶
０． ２。 ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｔ ｒ ｉ ａ ｘ ｉ ｌ ａ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ； ｔ ｉ ｌ ｔ ｎｇ ａ ｌ ｅ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｐｏ ｒ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
＝
一
Ｌ Ｉ Ｚ ｈ ｉ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｄ ｉ ， Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｈ ａ ｏ ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｈ ｏ ｎ ｇ — ｋ ｕ ｉ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｙ ａ ｎ － ｊ ｕ ｎ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｈａ ｇ ｉ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ Ｒ ｏ ｂ ｏ ｉ ｔ ｃ ｓ ， Ｓ ｈ ｎｇ ａ ｈａ ｉ ２ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计
基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计简介计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。
早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。
晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。
如今，先进的计步器利用MEMS（微机电系统）惯性传感器和复杂的软件来精确检测真实的步伐。
MEMS惯性传感器可以更准确地检测步伐，误检率更低。
MEMS惯性传感器具有低成本、小尺寸和低功耗的特点，因此越来越多的便携式消费电子设备开始集成计步器功能，如音乐播放器和手机等。
ADI公司的3轴加速度计ADXL335, ADXL345和 ADXL346小巧纤薄，功耗极低，非常适合这种应用。
本文以对步伐特征的研究为基础，描述一个采用3轴图1. 各轴的定义让我们考虑步行的特性。
图2描绘了一个步伐，我们将其定义为单位步行周期，图中显示了步行周期各阶段与竖向和前向加速度变化之间的关系。
图2. 步行阶段与加速度模式图3显示了与一名跑步者的竖向、前向和侧向加速度相对应的x、y和z轴测量结果的典型图样。
无论如何穿戴计步器，总有至少一个轴具有相对较大的周期性加速度变化，因此峰值检测和针对所有三个轴上的加速度的动态阈值决策算法对于检测单位步行或跑步周期至关重要。
图3. 从一名跑步者测得的x、y和z轴加速度的典型图样算法步伐参数数字滤波器：首先，为使图3所示的信号波形变得平滑，需要一个数字滤波器。
可以使用四个寄存器和一个求和单元，。
当然，可以使用更多寄存器以使加速度数据更加平滑，但响应时间会变慢。
图4. 数字滤波器图5显示了来自一名步行者所戴计步器的最活跃轴的滤波数据。
对于跑步者，峰峰值会更高。
图5. 最活跃轴的滤波数据动态阈值和动态精度：系统持续更新3轴加速度的最大值和最小值，每采样50次更新一次。
平均值(Max + Min)/2称为“动态阈值”。
三轴加速度计算欧拉角
三轴加速度计算欧拉角
三轴加速度计通常采用电容式感应方式来测量加速度。
它包含一个或多个微电子机械系统（MEMS）加速度传感器，传感器内部有一个质量可以在受力时移动的结构。
当物体受到外力作用时，传感器内部的质量结构会发生位移，由位移量可以计算得到物体的加速度。
为了得到物体的欧拉角，首先需要根据三轴加速度计的数据计算出物体的加速度值，然后再根据加速度值计算出物体的姿态角度。
具体的计算过程如下：
1.将三轴加速度计的数据转化为加速度的物理量。
三轴加速度计通常输出的是模拟电压值或数字数值，需要经过转换才能得到物体的加速度。
转换过程通常涉及到校准、放大或数字信号处理等步骤。
2. 根据加速度数据计算物体的倾斜角度。
三轴加速度计的数据包含了物体在X、Y、Z轴方向上的加速度值，可以通过计算向量和力的夹角来得到物体的倾斜角度。
根据三角函数的关系，有sinθ = Ax / g，cosθ = Ay / g，其中Ax和Ay是物体在X和Y轴方向上的加速度值，g是重力加速度。
通过计算反余弦函数可以得到物体的倾斜角度。
3. 根据倾斜角度计算物体的偏航角。
倾斜角度只能得到物体的俯仰（pitch）和横滚（roll）角度，要得到物体的偏航（yaw）角度还需要考虑物体的自旋（rotation）。
可以通过结合磁力计等其他传感器的数据来计算物体的偏航角度。
综上所述，三轴加速度计可以通过测量物体在三个方向上的加速度来计算物体的姿态角度。
计算欧拉角的过程主要包括将加速度数据转化为加速度的物理量、计算物体的倾斜角度和偏航角度。
基于三轴加速度计的人体活动识别研究
基于三轴加速度计的人体活动识别研究基于三轴加速度计的人体活动识别研究人体活动识别是近年来物联网和移动计算领域中的一个热门研究课题。
传统方法主要依靠传感器和智能算法来实现人体活动的监测和识别。
而基于三轴加速度计的人体活动识别则是其中的一种主流方法。
一、三轴加速度计的基本原理三轴加速度计是一种常见的惯性传感器，用于测量物体的加速度。
其内部包含三个加速度传感器，分别沿着x、y和z三个方向测量加速度。
通过这三个方向上的加速度变化，可以推算出物体的运动状态。
三轴加速度计可广泛应用于人体活动识别、运动监测、姿势检测等领域。
二、基于三轴加速度计的人体活动识别方法基于三轴加速度计的人体活动识别主要分为两个阶段：数据采集和特征提取。
1. 数据采集数据采集阶段需要安装三轴加速度计传感器，通常可通过智能手表或智能手机的内置传感器进行采集。
采集到的数据包含在不同时间点上，三个方向上的加速度数值。
为了提高数据的精度和鲁棒性，采集后的原始数据通常需要进行预处理和滤波。
2. 特征提取特征提取是人体活动识别的核心步骤，通过寻找数据中的有效特征，将其转化为可供机器学习算法处理的形式。
常用的特征包括时域特征和频域特征。
时域特征包括平均值、方差、峰度等，用于描述加速度数据在时间上的特点。
频域特征则是通过将加速度信号转换成频域，提取频谱特征。
常用的频域特征包括功率谱密度、频率分量等。
三、人体活动识别应用场景基于三轴加速度计的人体活动识别已经在许多领域得到了广泛应用。
1. 健康监测通过监测人体活动状态，可以了解人的日常运动情况，对健康状况进行评估。
例如，可以识别人的步行、跑步、爬楼梯、平躺等活动状态，并统计其运动量，分析人体活动的规律性和健康指标。
2. 姿势检测利用三轴加速度计可以实时监测人体的姿势变化。
例如，可以检测人体是否弯腰、抬头或保持直立等。
在某些工作场景中，如工地上的人体姿势监测，可以预防工伤事故的发生。
3. 运动训练基于三轴加速度计的人体活动识别还可以应用于运动训练领域。
mems三轴加速度计原理
MEMS三轴加速度计的原理MEMS三轴加速度计是一种基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）技术的传感器，用于测量物体的加速度。
它由微机电系统芯片、控制电路和信号处理电路组成。
在本文中，将详细解释MEMS三轴加速度计的基本原理。
1. 什么是MEMS三轴加速度计？MEMS三轴加速度计是一种能够测量物体在三个方向上的加速度的传感器。
它通常由微机电系统芯片制成，具有微小、低功耗和高精度等特点。
MEMS三轴加速度计广泛应用于移动设备、汽车、导航系统等领域。
2. MEMS三轴加速度计的工作原理MEMS三轴加速度计的工作原理基于微机电系统技术和质量平衡原理。
它通过测量微机电系统芯片中的质量变化来确定物体的加速度。
具体来说，MEMS三轴加速度计通常由两个主要部分组成：感应质量和压电传感器。
2.1 感应质量感应质量是MEMS三轴加速度计的核心部件，它通常由微机电系统芯片中的微小质量块组成。
感应质量可以在多个方向上自由移动，并且具有一定的弹性。
2.2 压电传感器压电传感器是MEMS三轴加速度计中的另一个重要组成部分。
它通常由压电材料制成，如压电陶瓷。
压电材料具有特殊的电学性质，当施加压力或力量时，会产生电荷。
2.3 基本原理MEMS三轴加速度计的基本原理是利用感应质量和压电传感器之间的相互作用来测量加速度。
当物体受到加速度时，感应质量会受到惯性力的作用而移动。
感应质量的移动会导致压电传感器受到压力或力的作用，进而产生电荷。
这个电荷的大小与感应质量的移动距离和加速度大小成正比。
压电传感器将产生的电荷转化为电压信号，并通过控制电路和信号处理电路进行放大和处理。
最终，我们可以通过测量电压信号来确定物体在三个方向上的加速度。
3. MEMS三轴加速度计的工作模式MEMS三轴加速度计通常有两种工作模式：静态模式和动态模式。
3.1 静态模式在静态模式下，MEMS三轴加速度计测量的是物体所受到的重力加速度。
动三轴试验操作步骤
动三轴试验操作步骤三轴试验是一种用来研究岩土体力学性质的实验方法。
它通过施加轴向负载和两个正交的侧向负载来模拟实际工程中的应力状态。
以下是进行三轴试验的一般操作步骤：1.准备工作：a.确定试验目的和研究对象。
b. 准备试样，通常使用直径50mm和高度100mm的圆柱形试样。
c.计算所需的试验应力（轴向和侧向）和应变水平。
d.准备试验设备，包括三轴试验机、数据采集系统等。
2.装配试样：a.在试样上下两面涂抹润滑剂，以确保试样表面平滑并减少摩擦。
b.在试样上下两面安装薄膜，以防止试样与应力传感器接触。
c.将试样放入三轴试验机的试样夹具中，并确保试样与夹具接触紧密。
3.调整试验设备：a.确保三轴试验机的水平度，以避免试样受到非均匀应力的影响。
b.安装应力传感器和变形传感器，并校准它们的读数。
c.连接数据采集系统，并测试其工作正常。
4.施加轴向负载：a.将试样上夹具的一端固定在试验机上，并将另一端与活塞头连接。
b.逐渐施加轴向负载，以达到所需的应力水平。
在施加负载的过程中，记录应力和变形的变化，以便后续分析。
5.施加侧向负载：a.调整侧壁夹具的位置，使其与试样的侧面平行，并确保与试样接触紧密。
b.逐渐施加侧向负载，以达到所需的应力水平。
在施加负载的过程中，记录应力和变形的变化。
6.记录数据：a.使用数据采集系统实时记录试验过程中的应力和变形数据。
b.在每个负载步骤后，记录试样表面的水平变形，以进一步分析土体的力学特性。
7.完成试验：a.当达到所需的应力水平并完成试验后，减小轴向负载和侧向负载，并记录卸载过程中的应力和变形数据。
b.将试样从试验机中取出，并进行后续的应力与应变分析。
8.数据处理和分析：a.对试验过程中获得的应力和变形数据进行处理，得到土体的应力-应变关系曲线以及强度参数。
b.对不同试验条件下的数据进行比较和分析，以进一步研究土体的力学特性。
以上是进行三轴试验的一般操作步骤。
在实际操作中，还需要根据具体的试验目的和研究对象进行一些特殊操作，例如使用不同的负载路径、进行循环加载等。
三轴加速度传感器
三轴加速度传感器1. 引言三轴加速度传感器是一种常见的传感器技术，用于测量物体的加速度和倾斜度。
它在许多领域中得到广泛应用，包括运动检测、姿态测量、智能手机和游戏控制器等设备。
本文将介绍三轴加速度传感器的工作原理、应用领域和未来发展趋势。
2. 工作原理三轴加速度传感器基于微机电系统（MEMS）技术。
它通常由微机械结构、压电材料和电路组成。
当物体受到加速度时，微机械结构会产生微小的位移，并将其转化为电压信号。
这个信号经过放大和滤波后被传感器读取和解析。
三轴加速度传感器通常包含X、Y、Z三个轴向，分别对应物体运动的水平、垂直和纵深方向。
通过测量三轴的加速度值，传感器可以确定物体的运动状态。
3. 应用领域3.1 运动检测三轴加速度传感器广泛应用于运动检测领域。
它可以测量用户的步数、距离、速度和活动强度，用于运动追踪和健身监测。
许多智能手环、智能手表和健身器材上都配备了三轴加速度传感器。
3.2 姿态测量三轴加速度传感器可以测量物体的倾斜度和方向，用于姿态测量和姿势跟踪。
它在虚拟现实、增强现实和航空航天等领域中得到广泛应用。
例如，游戏控制器可以通过传感器测量玩家的倾斜动作，并将其映射到游戏中的角色操作。
3.3 智能手机和平板电脑三轴加速度传感器是智能手机和平板电脑中的重要组成部分。
它可以实现自动屏幕旋转、姿势识别和步态分析等功能。
此外，多个传感器的组合使用，如加速度传感器和陀螺仪的联合使用，可以提供更精确的运动感知和定位能力。
4. 未来发展随着人工智能、物联网和移动技术的快速发展，三轴加速度传感器将在未来得到更广泛的应用。
以下是一些未来发展趋势：4.1 小尺寸化和低功耗随着智能设备更加轻薄和便携，对三轴加速度传感器的尺寸和功耗要求也越来越高。
未来的传感器将更加小巧，能够集成到更多类型的设备中，并且能够在较长时间内维持稳定的工作。
4.2 高精度和多参数测量未来的三轴加速度传感器将具备更高的精度和多参数测量能力。
岩石动三轴试验原理
岩石动三轴试验原理岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的常用实验方法。
它通过对岩石样品施加不同的应力和应变条件，来模拟岩石在地质环境下的受力状态，以获得岩石的力学参数和变形特性。
试验装置主要由三轴压力机、应变仪和数据采集系统组成。
岩石样品通常为圆柱形，通过夹持装置固定在试验装置上。
在试验过程中，通过施加不同的压力和变形条件，可以模拟不同的地质条件，例如地下深部、岩体表面等。
岩石动三轴试验主要包括三个步骤：预应力、加载和卸载。
首先，通过施加预应力，使岩石样品达到一定的初始应力状态。
然后，根据设计要求，施加加载，即施加垂直于样品轴向的压力，使样品发生变形。
最后，进行卸载，即减小样品的应力，使其恢复到初始状态。
在试验过程中，通过应变仪测量岩石样品的应变值，并通过数据采集系统记录下加载和卸载的应力和应变数据。
根据这些数据，可以计算出岩石样品的力学参数，例如弹性模量、抗压强度、剪切强度等。
岩石动三轴试验原理基于岩石在地质条件下的受力特性。
岩石具有各向异性，即其力学性质在不同方向上具有差异。
因此，在试验过程中，需要对样品施加三个不同方向的应力，以模拟真实的受力状态。
这三个方向包括轴向（z方向）、径向（x、y方向）和周向（θ方向）。
在进行岩石动三轴试验时，需要考虑以下几个关键因素。
首先是样品的准备。
样品的几何形状和尺寸应符合试验要求，并且需要保证样品的质量和完整性。
其次是加载速率。
加载速率应适当选择，以保证试验结果的准确性和可靠性。
此外，还需要考虑试验的温度和湿度条件，以及岩石的孔隙率和饱和度等因素。
岩石动三轴试验可以用于研究不同类型的岩石，例如花岗岩、砂岩、页岩等。
通过分析试验结果，可以了解岩石的力学性质和变形特性，为地质工程和岩土工程提供重要的参考依据。
此外，岩石动三轴试验还可以用于研究岩石的破坏机理和断裂特征，对于预测地质灾害和开展地下工程具有重要意义。
岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的重要方法。
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／ ｇ １ 《惯导与仪表＞１９９９．Ｎｏ．１ 三轴加速度计组的试验方法和装置 Ｓ．Ｆ．Ｋｏｎｏｖａｌｏｖ，Ｇ Ｍ．Ｎｏｖｏｓｅ｜ｏｖ等 摘要 ） Ｖ２ 用于惯性导航系统（ＩＮＳ）中的三轴加速度计组相对于单个的加速度计有很多优点，由于 利用了一体化的功能试验装置，三轴加速度计组的参数具有随时问和温度同时变化的特，ＰＡ。 此项技术和装置可建立加速度计组参数之间的相互关系，从而可提高采用三轴加速度计组的
ｉｇ－￣， 谈性蝴 掳词型 一一 砭
１．前 言 这种测量装置，通常称为三轴加速度计组，由测量轴相互垂直的三个单轴加速度计所组 成。依据不同设计，它可以仅仅是 ！个相互独立的单轴加速度计的简单组合，因此它只是由一 般的功能元件组装在一起的设备（作为一般元件可以用于从加速度计的密封外壳到惯性检测 质量的不同元件，正如众所周知的Ｍｏｒｒｉｓｏｎ’ｓ Ｑｕｂｉｋ［１］）。 三轴加速度汁组与传统的单轴加速度计相比有许多优点．有些甚至很明显。首先它可以 减少单个加速度计安装到ＩＮＳ测量装置后实际测量轴位置测量不准确所引起的误差，同时也 可以减小时间和温度不一致而带来的误差，另外，三轴加速度计组尺寸更小。除此之外，由于 加速度计组的公共的功能单元和特点允许提高测量精度，所以３个单轴加速度计构成的三轴 加速度计组的坐标参数是可以满足的。 然而上述优点只能在三个加速度计作为整体测量组而不是单个仪表时才能得到，这需要 采用特殊的工艺方法和设备，以便确定用这种方法建立的三轴加速度计组误差模型参数。
２．三轴加速计组试验装置 三轴加速度计组和单轴加速度计的试验都是借助装有小型恒温盒的双轴转台系统进行 的。此系统是把装在恒温盒内的加速度计从一个预定的测试位置按顺序转动到另一个位置， 转台系统的设计细节和操作说明可参考资料［２］。 单轴加速度计的双轴转台系统试验的原理图已见图１，仪表静态输出信号由下列方程组 求得：
题目原文：Ｍｅｔｈｏｄｓ㈣ｄ Ｆ ｃｉｌｉｔｉｅ￣ｃ ＡｃｃｅＩｅｒｏｍｅｔｅｒ Ｔｒｉａｄｓ Ｆｅｓｔｓ ８一
维普资讯 http://www.cqvip.com 《惯导与仪表）１９９９．Ｎｏ １ Ｃ ＋ＭＴＭ＋Ｍ ＝Ｍ ｎ； Ｍｒ￣ａ＝Ｋ ｍ＋Ｋ ； Ⅲ。。 ｍｐ／（Ｒｒ，ｊ＋Ｒ ）． ｐ＝Ｋ ＋Ｕｏ＋Ｋ２ＵＴ； Ｍ ＝ｍｌｇ［ ｎ（ ＋ｙ）Ｃ０５（ ＋口）ｃｏ＠＋ｓｉｎ（ ＋ａ） ｆ ］； Ｍｈ ＝Ｍ口Ｍ ‘ｓｉｎａ 式中： 是与加速度计摆角有关的弹性反力矩系数（它包括挠性支承刚度，电流软导线刚度，仪 表传感器拉力的保守分量等等），ｃ 通常是摆角 的函数。
ｌ——加速度计外壳；２——加速度计摆；３——转台系统；４——安装加速度计的平台： ５一一恒盏盒； ６——加速度计传感嚣； ７——加速度计力矩嚣 图１ 单轴摆式加速度计在转台Ｉ装上的安装 ＩＴＭ，Ｒ－ｒＭ，Ｍ＇ｒＭ，ＫＴＭ分别表示电流、电阻、力矩和力矩系数（Ｋ¨１Ｍ是时间ｔ、温度和摆角 的 函数）； Ｒ 是基准（读出）电阻；
０——
维普资讯 http://www.cqvip.com 《惯导与仪表）１９９９．Ｎｏ．１ Ｋ 是确定电磁仪表力矩器中影响电磁力矩的系数（其值与ａ有关）； ｕ 。和Ｕ。分别为放大器的输出电压和零位信号（ｕ。与温度和时间有关）； Ｋ 。是放大器补偿回路的传递系数，一般与增益信号的电平有关； 是放大器末级增益，末级位于测试信号ｕ 的输入点之后； ｒｆｌ是加速度计敏感元件（ＳＥ）质量； ｌ是ＳＥ支承轴与它的质心之间的距离； 是重力加速度； ＋是加速度计非校准误差。 Ｍ 是作用于摆装置上的零位力矩，即拉力矩（一般它取决于相对于重力矢量；的转角０ 和 以及温度和时间）。 Ｍ 是作用在摆装置上的摩擦力矩和迟滞力矩（在挠性支承上的机械迟滞等）的总和，Ｍｆｒ 的大小取决于角度０和 、温度和时间； Ｍｈ 玎口是作用在检测质量支承轴上的 有害力矩； Ｍ 是由加速度计敏感轴上的重力投影产生的力矩；
／ｌ ｌ ！、 ｊ ／｝ｉ
兰 ／ ｌ ｝ｆ 三 Ｉ 『— ／ ｝｝ａ／Ｚ ２ ｛２』 百
｝ Ｊ Ｉ～ｉ 一 一７ Ｉ Ｃ ｃ １ ０ ｈ ／： ｊ／ Ｉ一 ｃ，／ Ｉ一
｝文 ８ ｒ 毛 ｊ 。
表１ 按表１所 Ｉ的１Ｏ个位置将仪表相对于ｘ、ｚ轴转动，并且利用参考资料［２］中描述的残余 电流特性曲线方法，我们就可获得仪表（加速度计）全部误差模型，如上述方程（１）或下列多项 式方程（２）。 Ｙ ｐ。＋ｐＪｄ ＋ ＋ｐ ＋ｐ ｎ ＋ｐ ４；十ｐ ｎ ＋ｐ ｎ ＋ｐ ｎ ＋ｐ） ＋ｐ ｎ ＋ｐｍ ；＋ ＋ｐ ＋ｐ— ＋ｐ珊 一；＋ ＋ｐ础ｎ ＋ｐ “ ＋ ｐ 一 （２） 式中： ａ ，．ａ ， ——矢量ｉ在加速度计各轴上的投影；
１ｎ一
维普资讯 http://www.cqvip.com 《惯导与仪表》１９９９ Ｎｏ １ Ｐ…Ｐ， 一一常量。 利用给定的方法，能够把每个单轴加速度计的非校准角误差求出，并在ＩＮＳ计算机中予 以补偿。但是，这种方法无法校正在测试中由于时间和温度变化造成的三轴加速度计组参数 变化，也不能给出放在加速度计组公用外壳内的三轴加速度计组的安装误差，而这些误差项都 要出现在ＩＮＳ中，因此，即耗费大量时间叉不能达到在双轴转台中所能达到的精度。
３．试验方法 下面我们以三轴加速度计组为例来讨论一种试验方法，此三轴加速度计是由鲍曼ＭＳ ＴＵ
图２三轴加速度计组 开发的，见图２。它含有三个密封的单轴敏感元 件，并可根据导航系统的需要提供精度参数， 其尺寸为：ｍ＝５２ｍｍ，ｈ＝５２ｍｍ。 三轴加速度计组的特点之一是三轴加速 度计组的每一个单轴加速度计的测量轴相对 于基面的取向不同于常规排列，如图３所示。 三轴加速度计组参数彼此相关并随时间 和温度一起变化，因此在测试中保持三轴加速 度计组参数测试（包括温度滞后研究）的同步 性就很重要，如果测量轴相互垂直的加速度计 对可以同时进行测试，那么完成上述规定要求 的测试是可能的。 图４示出了对应于１，３对和２，４对加速度计同步测试的三轴加速度计轴初始位置。为把 仪表安装到图４ａ所示的零位位置，需要借助于有５４。４４ 楔角的特殊棱镜将仪表固定在双轴转 台系统工装上。 与单轴加速度计、测试不同，三轴加速度计确定误差模型需要按表２进行２４位置顺序翻滚 来决定。根本区别就在于三轴加速度计组与棱镜一起相对于Ｙｐ轴转动９０ ，Ｙｐ轴垂直于转 台安装平面，翻滚时应该保持恒温盒密封以避免破坏所需的温度环境。 当测试三轴加速度计组时，仍需保持上述要求以获得具有相关参数仪表的温度滞后实际 值。上述问题可以借助将恒温盒基准面连同测试中的三轴加速度计组一起相对于转台工装转 动来解决（见图５）。由于恒温盒外壳不可移动，恒温盒内温度状态就不会变化，实际上本设计 的特点就是把确保恒温盒精确定位的档钉放在盒外，这样，由于不存在档钉的温度变形，故温 度变化不会影响转动精度。 这种方法适用一定的测量范围，然而在这种情况下带来的定位误差将影响测量精度。对 于现在的双轴转台系统来讲（见参考资料１），被测加速度计的定位精度由装在十面体工作棱 镜上的精密水准仪的性能所决定，该水准仪与调平系统相连。这时，转台的安装面相对于工作 棱镜表面的精确位置在标定系统精度时给出。这个精确的位置参数可以用计算机进行修正或 者保存，以便进一步处理测量结果时使用。对于图５所示的新结构，在精密水准仪系统中增加 ｒ附加元件（如恒温盒转台机构和带有误差的棱镜等），从而可提供相对于垂线的２４位置的定 位装置 。 由于被测三轴加速度计组的定位精度应达到角秒量级，所以仅仅对转动机构和棱镜的零 １１—
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ＡＬ，Ａ２，Ａ３——三轴加速度计组；１——三轴加速度计组支承面；２——三轴加速度计组基准面； ０ｌ１】； ． ∈２和 是分别表示第１，２，３加速度计方位的坐标系；ＦＮ１，ＦＮ２，ＦＮ３是垂 直干三轴加速度计组支承面并包寺轴，ｆｉ＆ ． ＆ ． ＆ 的平面，平面ＦＮ１平行干三轴加速度计 组基准面； ＦＰ是平行于三轴加速度计组支承面并包寺加速度计Ａ１，Ａ２，Ａ３的摆轴 ．｝２， ； ｒ——轴 ，书． 和加速度计支承面之间的夹角，ｒ：３５ １５ ５１矿； Ｑ一轴 ｌ， ， 和加速度计支承面之问的夹角，Ｑ：５４。４４． ０８． ； ＯｄＸｄＹｄＺｄ——与三轴加速度计组支承面和基准面相关的坐标系； Ｏ，Ｘ Ｙ Ｚ ——与三轴加速度计组轴１】ｊ．１ｌｌ， 相关的坐标系； 图３三轴加速度计组总安装取向图 部件的关键尺寸提出苛刻的公差要求来保证所要求的精度是不可能的，因而还需要专门对它 进行调整。但在调整前有必要确定装有三轴加速度计组的棱镜支承面和基准面的定位误差。 这里提出一种对被测仪表定位误差进行标定的新方法。这种方法采用一种棱镜基准器， 实验中，相对于垂线，它具有与被测仪表所需角度相对应的平面（见图６）。这种棱镜的加工精 度应该尽可能高。通常棱镜的加工精度是５ ，加工后再用优于１ 精度的光学方法来标定。当 调整转动系统时，用于指示的棱镜基准器安装到原有的棱镜的基准面和支承面上，以代替三轴 加速度计组，然后按表２中带“＊”＠号的位置顺序调整转台的转动装置。这些位置的总数是 １４个。在转台的每一个位置，棱镜基准器总有一个表面接近水平。如果装有转动机构和棱镜 的转台误差为零时，棱镜基准器各表面就精确处于水平位置，然而这种假设是不现实的，因为 由于技术原因这种误差总是存在的。 当转台误差和装在转台上的棱镜误差大小相等方向相反时（其值可予补偿），棱镜基准器
０注：根据表２规定的第９～１２和２１～２４位置反复调整转台时，可以将它绕ｚ轴转动并依据转台内光 学传感器读数进行调整。这时，在每一个所需的位置上，精密水准仪可以使工作棱镜的相应表面 处于水平。
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