考虑横向灵敏度的三轴加速度传感器标定方法研究

横向灵敏度是单轴加速度传感器的重要指标之一,它直接影响到三轴加速度传感器的标定模型与测量精度。本论文以三轴MEMS加速度传感器为研究对象,在传统的标定模型中引入了导致测量耦合的横向灵敏度误差,建立了一种新的三轴加速度传感器标定模型,该模型将传感器的横向灵敏度以对称矩阵的形式引入现有的标定公式,构建了包含零位偏差、标度因数误差、非正交安装误差及横向灵敏度的标定函数表达式。最后利用十二位置标定法采集了三轴加速度传感器的原始测量数据,通过极大似然参数估计算法解算新的标定模型完成标定。结果表明,与常用标定数学模型相比,本数学模型的补偿误差均值与方差更小,补偿后数据精度更高且稳定性更好,本研究成果对提升三轴MEMS加速度传感器精度有十分重要的指导意义,因此具有较高的理论研究和工程应用价值。     

基于两步修正法的 MEMS 三轴陀螺仪标定方法

针对目前三轴陀螺仪标定存在依赖于昂贵的转台设备或标定参数不完全的问题,本文提出了一种了基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法。该方法首先使用六位置法对加速度计12参数模型、三轴陀螺仪比例因子、三轴陀螺仪静态零偏进行标定补偿,然后对三轴陀螺仪非正交误差模型建模,进行系统级标定。两步修正法可实现在无精密设备条件下快速准确的对各项误差进行辨识,获得良好的标定效果。仿真实验表明,本文算法所获得的非正交误差均值接近1%,标准差小于0.1%;比例因子误差均值小于0.14%,标准差小于0.004%,且具有很好的一致性。实际实验表明,65 s纯惯性导航姿态更新结果中,该标定方法的俯仰角误差精度可以达到0.624°,横滚角误差精度可以达到0.67°。     

三轴标定转台的指向误差建模与仿真分析

为提高盾构导向测量系统的标定精度,探讨了影响其标定设备三轴转台指向精度的因素。基于多体系统理论,结合该转台的结构和运动特点,描述了系统的拓扑结构,建立了三轴转台指向误差的数学模型。在此基础上,通过仿真,详细分析比较了各误差项对转台指向精度的影响,为三轴转台的精度设计、误差分配以及误差补偿奠定了基础。     

一种用于MEMS样品测试的六轴微力传感器

本文研制了一种用于MEMS样品测试的六轴微力传感器。首先采用有限元法对特定结构的传感器进行了静力学分析 ,确定了其布片方案 ;然后通过软件实现对传感器输出进行六轴力 /力矩的解耦 ,这大大简化了后置解耦电路的设计并降低了成本 ;最后本文给出了六轴微力传感器的标定曲线 ,证明其可用于MEMS做样品力学特性测试。     

基于多体系统理论的三轴转台几何误差建模以及灵敏度分析

三轴转台用于惯导设备的测试,工作精度是其关键性能指标之一,为提高三轴转台标定的工作精度要求,分析了三轴转台各项误差项对其精度的影响程度。基于多体系统理论以及坐标系变换理论,结合三轴转台的运动特点以及拓扑结构图,建立了三轴转台误差传递的数学模型。在此基础上,利用函数全微分理论提出了三轴转台误差灵敏度的分析方法,建立了三轴转台误差灵敏度分析模型,通过软件计算分析,得到了影响三轴转台精度的关键性误差源,为三轴转台的误差设计以及误差分配奠定了理论基础。     

转台工作面角位置测量装置误差分析与补偿

针对特定转台轴端角位置检测误差不能反映实际产品工作面空间角位置的问题,介绍了一种以圆光栅和水平电容传感器作为测角元件的转台工作面空间角位置定位测量装置。以提高空间测角精度为目的,重点对装置各项误差因素进行归类分析。除光栅和传感器分别存在的分系统测角误差外,测量装置还存在转轴与测量基面不平行、传感器敏感轴与测量基面不平行等误差项。为修正测角系统误差,根据圆光栅旋转面、传感器敏感轴、转轴轴系、测量基面的空间几何关系建立数学模型,分析系统误差影响因素。最后利用分度误差在0.3″高精度转台对校准装置进行标定,并利用径向基函数(RBF)神经网络建立误差补偿模型,对系统测角精度进行修正,使系统最大误差值由13.75″下降至2.9″,满足了3″以内的测角精度需求。     

意法半导体向市场投放消耗电流削减50％的新款数字罗盘模块

总部设在瑞士日内瓦的意法半导体（STMicroelectronics）上市了消耗电流较该公司原产品削减50％、降至360μA（标称值）的数字罗盘模块“LSM303DLM”。数字罗盘将3轴MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）加速度传感器和3轴磁传感器,     

软支撑动平衡系统设计

开发出一种基于试重标定法原理的新型软支撑动平衡机.以MSP430系列混合数字处理器为数据采集单元,以嵌入式工控机为主控单元,以转速和MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)三轴加速度传感器为传感单元,自主开发信号调理电路板、数据采集处理程序和上位机应用软件.该系统可实现传动轴单、多面的不平衡量大小及角度的精确测定,以便进行配平,并具有较好的人机界面.     

基于多传感融合的吊装过程监测系统联合标定方法研究

为实现大尺度产品部件吊装对接实时位姿安全监控,利用多传感器数据融合技术,组建了包括单目视觉系统、九轴MEMS以及激光测距传感器的多传感器联合测量系统-集成测量单元。针对组建的集成测量单元设计了多传感器联合测量系统联合标定的方法,该方法借助于工业机器人首先将单目视觉系统与九轴MEMS标定于集成测量单元坐标系,然后借助单目视觉系统和工业机器人将激光测距传感器的激光射线的空间直线方程标定于集成测量单元坐标系中,最终将单目视觉系统、九轴MEMS以及激光测距传感器联合标定于统一的集成测量单元坐标系下,完成联合标定。最后经过实际试验的数据分析以及误差验证,该方法完全满足吊装过程监测任务的精度与特性要求。     

基于MEMS加速度传感器的倾角测量仪设计

在分析和研究倾角测量原理的基础上,设计了一种基于MEMS三轴加速度传感器的倾角测量仪。系统以STM32F103控制器作为核心处理电路,KXR94 MEMS三轴加速度传感器作为倾角测量单元,专用液晶驱动芯片和液晶显示器作为显示部分,实验结果表明,所设计的倾角测量仪具有体积小、抗振动和冲击能力强,成本低、精度高等特点,完全满足煤矿井下倾角测量要求。     

旋转调制式激光捷联惯导安装误差分析与标定

双轴旋转调制技术可以实现对陀螺漂移和加计零偏的调制,从而极大地提高惯导系统的精度,以满足船用惯导高精度的导航需求.由于单元体一直作连续正反旋转运动,传统的位置法和速率法无法对该系统进行标定.提出了一种基于三轴转台和单元体自旋转的误差标定方案,实现了对系统误差的快速精确标定.其中旋转轴和陀螺及加计敏感轴间的不正交角标定精度优于1",陀螺、加计敏感轴间的不正交角标定精度优于2".海上试验表明,误差标定结果满足了系统1 nmile/24 h的导航要求,具有较高的工程应用价值.     

一种三轴转台角位置定位校准装置的实现方法

为了解决三轴转台角位置定位参数校准的问题,设计并实现了一种校准装置。该装置由光学编码盘、角度测量杆、测量基准杆、定位安装平台、连接工装、数码显示器等组成,选取光电轴角编码器为角度测量基准,设计了连接工装轴紧密连接、角度测量杆动态连接的半刚性耦合方式。实践证明：该装置具有操作简单、测量速度快等特点,测量准确度能满足三轴转台角位置定位校准的需求     

三轴手动转台设计

针对传感器调试校验中用到的关键设备——三轴手动转台,重点从手动转台轴系进行设计、轴承的布置及选型计算方法,传动齿轮副的精度设计选择,编码器的选取选择等方面进行研究并提出相应的设计建议,为手动转台设计优化及研制提供参考。     

基于多周期有限维重复控制的转台动不平衡扰动抑制

通过建立三轴转台的动不平衡模型,得出转台存在多周期扰动力矩。该多周期扰动力矩与转台三轴转速有关,影响转台的定位精度、位置精度和速率精度。为抑制三轴转台系统的扰动力矩,提出多周期有限维重复控制方法,并证明该方法能消除多周期扰动引起的转台系统误差。仿真结果表明多周期有限维重复控制可以有效地抑制转台系统存在的动不平衡扰动。     

基于光电码盘的三轴转台测角系统

测角系统是三轴转台的关键系统。目前转台测角系统大多采用模拟电路，原理复杂，不易实现，且精度难以预测。介绍一种基于光电码盘的小型三轴飞行仿真转台测角系统的设计方案以及软硬件的实现。该测角系统具有结构简单、测量精度高、完全数字化控制等特点。实验表明，系统可以满足转台进行小型、微型飞机的半实物仿真的要求。     

A monolithic silicon multi-sensor for measuring three-axis acceleration,pressure and temperature

A monolithic multi-sensor for small unmanned aerial vehicles is presented in the paper; it consists of a three-axis piezoresistive accelerometer, a piezoresistive absolute pressure sensor and a silicon thermistor temperature sensor. The accelerometer is designed with four silicon beams supporting the seismic mass and appropriate piezoresistors arrangement to detect three-axis acceleration and greatly reduce cross-axis sensitivities. For minimizing the effect of stress on the temperature sensor, the thermistor is designed along [100] and [010] crystal orientation. The multi-sensor is fabricated on SOI wafers by using MEMS bulk-micromachining technology. Some effective micromachining steps are applied in the fabrication. The two-step wet anisotropic etching process on the backside of the wafers can form the whole backside shape of the multi-sensor. The metal electrode sputtered on the Pyrex glass can avoid sticking between the Pyrex glass and the seismic mass in the process of anodic bonding. The die size of the multi-sensor is 4×6×0.9mm³. The measured results show that the multi-sensor is appropriate for its application field.     

细丝法测量三轴转台的轴线相交度

将一细丝固定于三轴转台的内环轴线上，使外环轴，中环内环轴处于不同的角位置，用经纬仪测量细丝上某点的水平角的变化，从而测试了三轴的相交度，通过建立坐标系，并用齐次变换法推导了坐标系之间的位姿关系，从而得出了三轴相交度的算法。     

自适应重复控制抑制测试台动不平衡扰动研究

通过分析三轴测试台的动不平衡因素,得出测试台存在周期扰动力矩。该周期扰动力矩主要是由加速度力矩、哥氏耦合力矩、离心耦合力矩组成,与测试台三轴的转动惯量、位置角和转动速度有关,影响测试台的定位精度和速率精度。为抑制三轴测试台动不平衡引起的不确定性频率周期性扰动力矩,提出一种用于消除带有的周期性扰动的自适应有限维重复控制。采用自适应算法在线辨识扰动频率,并调整有限维重复控制器参数消除该扰动,用平均方法证明算法的收敛性和系统的稳定性。同时该算法可以通过调整自适应多周期有限维重复控制器的结构来消除不同频率的多个周期的扰动。仿真结果表明该方法能有效的抑制三轴测试台动不平衡引起的周期性扰动,提高测试台系统的定置精度和速率精度。