技術(shù)的進(jìn)步，加速度計(jì)在健康研究中的應(yīng)用越來越多。加速度計(jì)是目前較為成熟的運(yùn)動(dòng)傳感器之一，通過感應(yīng)水平、側(cè)面和垂直方向的加速度值來推算身體活動(dòng)的時(shí)間和強(qiáng)度。它的體積小，重量輕，可以連續(xù)幾天甚至一個(gè)月貼身佩戴，獲取三個(gè)軸向的人體運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)。加速度計(jì)與PA測量表現(xiàn)出了高度的契合，它的出現(xiàn)被認(rèn)為是從自我報(bào)告法以來PA測量領(lǐng)域最具實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。當(dāng)前加速度計(jì)的應(yīng)用中研究者們往往將注意力集中于設(shè)備的測量精確性方面，而對(duì)具體操作過程知之甚少。而研究結(jié)果的科學(xué)性不僅取決

1)0 引言加速度計(jì)是一種測量運(yùn)動(dòng)物體加速度大小的傳感器件，是慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)等系統(tǒng)中的關(guān)鍵慣性敏感元器件，也是各種工業(yè)設(shè)備、航空航天器中的機(jī)械故障和安全檢測的常用敏感器件，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化及機(jī)器人等領(lǐng)域。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(micro electro mechanical system，MEMS)技術(shù)的出現(xiàn)，微加速度計(jì)技術(shù)隨之出現(xiàn)并得到快速發(fā)展，近年來基于MEMS技術(shù)的微加速度計(jì)技術(shù)研究及產(chǎn)品化已成為重點(diǎn)發(fā)展方向。微加速度計(jì)

精度靜電懸浮加速度計(jì)具有精度高、體積小，能實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度同時(shí)測量等特點(diǎn)。從20世紀(jì)90年代以來，靜電懸浮加速度計(jì)在衛(wèi)星重力測量、空間等效原理檢驗(yàn)以及引力波探測等空間項(xiàng)目中作為重要載荷得到成功應(yīng)用，已成為空間科學(xué)任務(wù)的重要研究工具之一[1-3]。歐美目前已經(jīng)成功發(fā)射了CHAMP、GRACE、GOCE等一系列地球重力測量衛(wèi)星，其上搭載的靜電加速度計(jì)分辨率高達(dá)10-12m/s2/Hz1/2水平[4]。此外，國際引力波探測計(jì)劃——“LISA設(shè)計(jì)”以及我國的空間引力

,MEMS)加速度計(jì)以其尺寸小、成本低、功耗小等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于我國導(dǎo)航、定位、慣導(dǎo)制導(dǎo)[1～4]以及醫(yī)療[5～8]、汽車[9]等領(lǐng)域。在加速度計(jì)的研究中，靈敏度無疑是最重要的參數(shù)之一，許多機(jī)構(gòu)針對(duì)不同效應(yīng)的加速度計(jì)展開了研究，以期望實(shí)現(xiàn)靈敏度高、穩(wěn)定性好的加速度計(jì)。2019年，東南大學(xué)楊波等人利用3D打印技術(shù)制作了一種隧道磁阻面內(nèi)加速度計(jì)，零偏穩(wěn)定性206.4 μgn，靈敏度可達(dá)307.03 mV/gn[10]。2020年，華中科技大學(xué)提出一種基于電容位移

言MEMS加速度計(jì)具有體積小、成本低、可靠性高、適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[1]，在航空航天、地震監(jiān)測、姿態(tài)辨識(shí)、畜牧養(yǎng)殖、智能醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著近年來對(duì)無人機(jī)、無人駕駛汽車、無人艦船等載具的研究走向熱潮，大量微導(dǎo)航、微慣性系統(tǒng)對(duì)多種MEMS慣性儀表有著迫切需求。面外軸向檢測MEMS加速度計(jì)(也稱為Z軸MEMS加速度計(jì))是專用于儀表安裝平面外方向加速度測量的慣性儀表，也是發(fā)展單片三軸集成MEMS慣性器件的重要組成部分。這種設(shè)備無需垂直安裝，為系

，MEMS)加速度計(jì)作為MEMS慣導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵測量器件，存在測量精度低、噪聲大等缺點(diǎn)，極大影響了系統(tǒng)的導(dǎo)航精度[1]。通過建立MEMS加速度計(jì)誤差模型對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定和補(bǔ)償是提高M(jìn)EMS加速度計(jì)測量精度的主要途徑。針對(duì)MEMS加速度計(jì)標(biāo)定參數(shù)難以快速、高精度標(biāo)定的工程問題，現(xiàn)有的MEMS加速度計(jì)標(biāo)定方法主要有基于重力場的多位置分立式標(biāo)定方法和基于Kalman濾波的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法[2～4]。分立式標(biāo)定方法測量精度受測量位置和測量時(shí)間的制約，而系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法標(biāo)定時(shí)

0)0 引言加速度計(jì)是慣導(dǎo)系統(tǒng)、重力測量和地質(zhì)勘探的核心器件[1]，它的精度誤差直接影響著整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的性能[2]。隨著深空以及深海領(lǐng)域的戰(zhàn)略需求多樣化，慣性測量單元對(duì)加速度計(jì)提出了更高的精度要求，比如要求加速度計(jì)偏值重復(fù)性優(yōu)于0.1 μg，標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性優(yōu)于0.1 ppm。這就對(duì)高精度加速度計(jì)的測試與標(biāo)定提出了更為嚴(yán)格的要求。客觀上講，高精度加速度計(jì)的出現(xiàn)與識(shí)別，建立在更為精密的測試標(biāo)定技術(shù)基礎(chǔ)之上。標(biāo)定技術(shù)是保證加速度計(jì)精度的一種重要手段，標(biāo)定的誤差將

互正交安裝的加速度計(jì),通常為導(dǎo)航系統(tǒng)提供載體相對(duì)于導(dǎo)航坐標(biāo)系三軸方向的加速度,是導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分。為提高導(dǎo)航系統(tǒng)的工作精度,需對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,獲得加速度計(jì)零偏、標(biāo)度因數(shù)、集成安裝誤差及交叉耦合系數(shù),以對(duì)加速度計(jì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。目前加速度計(jì)標(biāo)定方法有兩種,重力場標(biāo)定和離心機(jī)標(biāo)定。重力場標(biāo)定范圍局限于±1gn以內(nèi)[1～5],無法滿足大量程加速度計(jì)高階非線性系數(shù)標(biāo)定的需求。而離心機(jī)標(biāo)定雖能持續(xù)提供大于1gn的加速度輸入激勵(lì),但與重力場標(biāo)定相比,存在新的問

0 引言壓電加速度計(jì)是常見的振動(dòng)類傳感器，廣泛應(yīng)用于振動(dòng)噪聲控制領(lǐng)域，如航空航天、汽車和船舶、建筑測量、機(jī)械制造、旋轉(zhuǎn)機(jī)械和電力系統(tǒng)。壓電加速度計(jì)根據(jù)壓電元件所處的不同位置分為標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)和工作用壓電加速度計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)的壓電元件在加速度計(jì)的頂端，工作用壓電加速度計(jì)的壓電元件在其底端[1-3]。1 工作原理壓電加速度計(jì)主要由質(zhì)量塊、壓電元件和基座組成，利用壓電元件的正壓電效應(yīng)進(jìn)行工作。即當(dāng)加速度計(jì)測振時(shí)，壓電元件受到質(zhì)量塊的慣性力作用，產(chǎn)生與所受

飛行載體上的加速度計(jì)工作時(shí)一般都會(huì)經(jīng)受大量級(jí)過載與振動(dòng)復(fù)合作用的環(huán)境,振動(dòng)整流誤差成為在過載-振動(dòng)復(fù)合環(huán)境下衡量加速度計(jì)性能的重要指標(biāo)。振動(dòng)整流誤差的產(chǎn)生與加速度計(jì)結(jié)構(gòu)和電路有關(guān)[1-2],是加速度計(jì)的固有特性。振動(dòng)整流誤差表現(xiàn)為加速度計(jì)輸出的時(shí)域信號(hào)平均值中直流量的異常漂移[3],當(dāng)振動(dòng)加速度作用時(shí),從常用的加速度計(jì)誤差模型來看,振動(dòng)整流誤差的主要來源包括加速度計(jì)不對(duì)稱性(包括偏值不對(duì)稱性和標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱性)和偶次非線性項(xiàng)(即加速度計(jì)誤差模型中的二次項(xiàng)、

備的MEMS加速度計(jì)快速24位置標(biāo)定法。將傳感器固定于六面體夾具后置于平面，基于六面體不同放置方向的靜止階段重力信息標(biāo)定加速度計(jì)誤差。1 加速度計(jì)誤差建模MEMS加速度計(jì)的制造工藝局限性和使用環(huán)境變化等影響，導(dǎo)致加速度計(jì)3個(gè)敏感軸可能不嚴(yán)格正交(非正交誤差)。以加速度計(jì)各軸實(shí)際指向?yàn)閭鞲衅髯鴺?biāo)系(s系)，以s系為基礎(chǔ)建立一個(gè)理想正交坐標(biāo)系為載體坐標(biāo)系(b系)，并假定b系與s系原點(diǎn)o重合，xb軸與xs軸重合且yb軸位于xsoys平面內(nèi)。b系與s系兩者關(guān)系如圖

要通過雷達(dá)或加速度計(jì)來輔助檢測車輪的打滑和空轉(zhuǎn)。雷達(dá)安裝在列車底部，基于多普勒效應(yīng)，通過軌面反射多普勒波來計(jì)算列車運(yùn)行速度，容易受到雨雪天氣、地面積水、光源、碎石道床和整體道床之間轉(zhuǎn)換等影響，且發(fā)生故障后的更換流程較為繁瑣，可維護(hù)性較低。加速度計(jì)安裝在車廂內(nèi)部，基于非接觸位移傳感器計(jì)算列車加速度，不依賴列車運(yùn)行環(huán)境，更有利于推廣應(yīng)用至互聯(lián)互通城市軌道交通線路中。利用加速度計(jì)測量加速度會(huì)受到列車所在線路坡度的影響，列控系統(tǒng)普遍通過列車定位和電子地圖的結(jié)合來獲

給運(yùn)動(dòng)員穿戴加速度計(jì)來測量運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)姿勢，進(jìn)而識(shí)別比賽中運(yùn)動(dòng)損傷的高風(fēng)險(xiǎn)事件，但其采用的加速度計(jì)頻率采樣范圍有待提高，對(duì)于更加快速變化的動(dòng)作的捕捉受限。在人體姿勢捕捉過程中還要求加速度計(jì)具有體積小、功耗低、易穿戴的特點(diǎn)。因此，研究具有高靈敏度和高頻響的MEMS加速度計(jì)對(duì)于人體姿勢捕捉具有重要意義。圖1 國外用于人體姿勢捕捉的產(chǎn)品MEMS加速度計(jì)具有微型化、成本低、功耗低的特點(diǎn)，適用于人體姿勢捕捉領(lǐng)域[6-7]。但是MEMS加速度計(jì)的靈敏度與固有頻率之間存

0 引言壓電加速度計(jì)在振動(dòng)沖擊試驗(yàn)、精密機(jī)械加工、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，將壓電加速度計(jì)分為標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)和工作壓電加速度計(jì)［1］。標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)的壓電晶體與其頂端相連，工作壓電加速度計(jì)的壓電晶體與其底面相連。某2270型壓電加速度計(jì)屬于標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)，通常用來對(duì)工作加速度計(jì)開展量值傳遞工作，也可用于振動(dòng)臺(tái)的反饋控制，其主要特性參數(shù)為靈敏度。文獻(xiàn)［2］至文獻(xiàn)［7］討論了螺栓安裝、磁座安裝、粘合劑安裝、絕緣塊安裝等不同方式對(duì)加速

言石英撓性加速度計(jì)(以下簡稱“加速度計(jì)”)是高精度慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)領(lǐng)域的關(guān)鍵器件之一，其性能優(yōu)劣直接決定系統(tǒng)的導(dǎo)航精度[1]。偏值KO(輸入為零時(shí)加速度計(jì)的輸出值)和標(biāo)度因數(shù)K1(輸入1g時(shí)加速度計(jì)的輸出值)是計(jì)算加速度的重要參數(shù)，其值隨溫度的變化將嚴(yán)重地影響不同溫度條件下加速度的測量精度。當(dāng)環(huán)境溫度在(-40～60)℃變化時(shí)其漂移誤差將達(dá)到2×10-4g甚至更大，從而嚴(yán)重降低導(dǎo)航精度[2]。為了消除該影響，需要對(duì)K0和K1的溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償，目前常用的方

0 引言減載加速度計(jì)組合作為運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)的加速度敏感元件,其基本功能是為運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)提供火箭一子級(jí)飛行過程中的橫向、法向加速度信息。由于運(yùn)載火箭的運(yùn)行過程常常伴隨著劇烈的隨機(jī)振動(dòng)、線振動(dòng)以及加速度大等特點(diǎn),這會(huì)直接導(dǎo)致減載加速度計(jì)組合中的敏感元件加速計(jì)輸出精度的下降甚至是結(jié)構(gòu)的破壞,可能會(huì)將錯(cuò)誤的信息提供給運(yùn)載控制系統(tǒng),造成嚴(yán)重的后果。因此,必須對(duì)減載加速度計(jì)組合采取減振措施,才能提高減載加速度計(jì)組合抗振動(dòng)和大過載的能力。國外多數(shù)學(xué)者對(duì)減載控制技術(shù)

軸及多個(gè)單軸加速度計(jì)可以實(shí)現(xiàn)加速度信息的全向敏感，廣泛應(yīng)用于各類運(yùn)載工具、人體的慣量信息采集[1-5]。與單軸加速度計(jì)相比，全向或多軸加速度計(jì)可以大量減少慣性單元數(shù)量，降低多慣性器件的累計(jì)誤差、布放及線路成本。彈性梁是目前加速度計(jì)常用的結(jié)構(gòu)形式[6-12,22-24]，通過設(shè)計(jì)不同形式的細(xì)長梁結(jié)構(gòu)，利用功能敏感材料來測量其局部應(yīng)力、應(yīng)變或由應(yīng)變產(chǎn)生的位移，實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度的敏感。例如，壓電或壓阻加速度計(jì)，將壓電或壓阻片貼于懸臂梁或正交懸臂梁端部附近，實(shí)現(xiàn)單軸或

時(shí)，發(fā)現(xiàn)Z軸加速度計(jì)極性Az輸出脈沖數(shù)不合格，輸出脈沖數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。整機(jī)測試純慣性導(dǎo)航精度不合格，Z軸加速度計(jì)極性Az輸出脈沖數(shù)不合格將會(huì)導(dǎo)致純慣性導(dǎo)航精度不合格，故部件測試與整機(jī)測試結(jié)果一致。2 故障分析針對(duì)部件測試出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以加速度計(jì)極性Az輸出脈沖數(shù)不合格為突破口，按照故障樹分析方法，以“加速度計(jì)極性Az輸出脈沖數(shù)不合格”為最初事件建立故障網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，并對(duì)各種可能的故障網(wǎng)絡(luò)中的分支逐項(xiàng)進(jìn)行研究分析。圖1 故障樹2.1 二次電源模塊故障某

度非常重要。加速度計(jì)作為IMU 中測量運(yùn)載體加速度的慣性器件，憑借其體積小、重量輕、價(jià)格低、壽命長和易批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、陸地及海上等軍事領(lǐng)域，是現(xiàn)代國防系統(tǒng)的核心技術(shù)產(chǎn)品[1]。隨著軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，加速度計(jì)已擴(kuò)展到各個(gè)領(lǐng)域，如民用領(lǐng)域中的移動(dòng)機(jī)器人、自動(dòng)駕駛等及工程領(lǐng)域中的石油管道測量、海上浮標(biāo)狀態(tài)監(jiān)測、結(jié)構(gòu)組件變形測量等，加速度計(jì)在這些系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[2-4]。加速度計(jì)精度的高低直接影響到其應(yīng)用范圍，作為IMU 的核

）MEMS 加速度計(jì)具有體積小、成本低、功耗小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、汽車和工業(yè)控制領(lǐng)域的加速度、振動(dòng)、沖擊和傾角等測試[1]，是小型化慣性測量單元的核心組件。MEMS 加速度計(jì)按照檢測原理的不同有電容式、壓阻式、諧振式、光學(xué)類、隧道電流式等[2]，其中電容檢測由于具有良好的靈敏度、溫度特性和動(dòng)態(tài)特性，被中高端MEMS加速度計(jì)廣泛采用。電容式MEMS 加速度計(jì)通常采用面外運(yùn)動(dòng)的平板電容結(jié)構(gòu)或者面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的梳齒電容結(jié)構(gòu)[2-4]。相比梳齒電容結(jié)

,MEMS）加速度計(jì)越來越廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)儀表、智能彈藥、民用產(chǎn)品之中。加速度計(jì)的環(huán)境適應(yīng)性也越來越引起人們的關(guān)注,加速度計(jì)的零偏溫度系數(shù)已成為衡量加速度計(jì)性能的重要指標(biāo)。建立加速度計(jì)輸出值的溫度模型進(jìn)行補(bǔ)償是目前廣泛用來優(yōu)化提升加速度計(jì)溫度性能的方法[1],但補(bǔ)償殘差仍與加速度計(jì)直接輸出的溫度性能息息相關(guān)。只有減小加速度計(jì)直接輸出電壓的溫度漂移量才能進(jìn)一步減小補(bǔ)償殘差,提高加速度計(jì)的精度和穩(wěn)定性。梳狀電容式加速度計(jì)是MEMS加速度計(jì)的主流形態(tài)之一,目前該

)0 引 言加速度計(jì)是用于測量載體運(yùn)動(dòng)加速度的傳感器,被廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。其動(dòng)態(tài)特性直接影響著裝置或系統(tǒng)的整體性能。加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辨識(shí)是加速度計(jì)動(dòng)態(tài)特性研究的主要內(nèi)容之一。然而,受測量噪聲的影響,直接利用測量的加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辨識(shí)精度較低,誤差較大。有效濾除加速度計(jì)信號(hào)中的噪聲,對(duì)提高加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辨識(shí)精度有重要作用。沖擊激勵(lì)法是獲取加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型的常用方法,主要包括絕對(duì)法和比較法,其中,絕對(duì)法需

29)力平衡加速度計(jì)具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、頻帶寬等特點(diǎn)，被廣泛用于強(qiáng)震動(dòng)觀測、低頻工程振動(dòng)測量等領(lǐng)域[1]。在加速度計(jì)生產(chǎn)和使用中，傳感器的標(biāo)定精度直接影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。目前在強(qiáng)震動(dòng)觀測儀器測試中，力平衡加速度計(jì)的標(biāo)定方法主要包括振動(dòng)臺(tái)動(dòng)態(tài)標(biāo)定和重力法靜態(tài)標(biāo)定。振動(dòng)臺(tái)標(biāo)定可以對(duì)加速度計(jì)靈敏度、幅頻特性、相頻特性、線性度和動(dòng)態(tài)范圍等參數(shù)進(jìn)行較全面的測試，但對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境條件等要求較高，主要用于實(shí)驗(yàn)室計(jì)量測試。由于力平衡加速度計(jì)一般都具有零頻響應(yīng)、線

00029)加速度計(jì)是用于測量載體運(yùn)動(dòng)加速度的傳感器，被廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。有效濾除加速度計(jì)信號(hào)中的噪聲，對(duì)提高速度計(jì)信號(hào)分析精度有重要作用。加速度計(jì)比較法沖擊激勵(lì)校準(zhǔn)是獲取加速度計(jì)輸出信號(hào)的常用實(shí)驗(yàn)方法，由于沖擊激勵(lì)具有持續(xù)時(shí)間短、頻率范圍寬等特點(diǎn)，使得沖擊加速度計(jì)信號(hào)降噪較為困難。傳統(tǒng)的基于非遞歸型濾波器FIR(Finite Impulse Response Filter)的信號(hào)降噪是利用快速傅里葉變換獲得信號(hào)的頻譜，通過構(gòu)建高

橫向靈敏度是加速度計(jì)對(duì)橫向輸入的敏感程度。所謂橫向輸入是指其位于加速度計(jì)理想敏感軸垂直平面內(nèi)的線加速度，由橫向輸入引起的加速度計(jì)輸出則稱為“橫向輸出”。橫向輸出與橫向輸入之比，稱為“絕對(duì)橫向靈敏度”，簡稱為“橫向靈敏度”。橫向靈敏度是由加工工藝、敏感原理、機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)、裝配誤差等多方面因素綜合形成的加速度計(jì)的本質(zhì)屬性。研究表明，各類加速度計(jì)都存在不同程度的橫向靈敏度，慣性加速度計(jì)也不例外[1-3]。在實(shí)際工作中，慣性加速度計(jì)經(jīng)常受到多方向線加速度的同時(shí)激勵(lì)

振動(dòng)與沖擊，加速度計(jì)作為測量振動(dòng)與沖擊的慣性傳感器，其動(dòng)態(tài)模型對(duì)研究與分析加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)特性及提高振動(dòng)與沖擊測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測量精度具有重要作用。加速度計(jì)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是研究其動(dòng)態(tài)模型及動(dòng)態(tài)特性的重要方法，主要有正弦振動(dòng)激勵(lì)校準(zhǔn)和沖擊激勵(lì)校準(zhǔn)，并已建立了相應(yīng)的國家基準(zhǔn)和校準(zhǔn)裝置[1-4]。利用加速度計(jì)的正弦振動(dòng)激勵(lì)校準(zhǔn)和沖擊激勵(lì)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型，全面表征加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)特性。加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)以自回歸模型或頻率響應(yīng)函數(shù)為基礎(chǔ)，利用參數(shù)辯識(shí)方法

9）MEMS加速度計(jì)采用基于半導(dǎo)體材料的微加工工藝，具有體積小、重量輕、價(jià)格低、可靠性高及易于集成等特點(diǎn)，已成為下一代加速度計(jì)發(fā)展的主流[1-2]。MEMS電容式加速度計(jì)具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、噪聲較低、工藝相對(duì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前軍民慣性產(chǎn)品中最常被采用的一種 MEMS加速度計(jì)。目前，低精度、多軸的MEMS電容式加速度計(jì)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等領(lǐng)域，而具有中、高精度的MEMS加速度計(jì)也將在航空航天、慣性導(dǎo)航、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域取得推廣應(yīng)用[

0006）在加速度計(jì)的研制、生產(chǎn)和使用中，都需要對(duì)加速度計(jì)的性能進(jìn)行校準(zhǔn)。加速度計(jì)在±1g以內(nèi)的各項(xiàng)性能指標(biāo)可利用重力場翻滾試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測試，但測量范圍局限于±1g以內(nèi)，因此，在重力場1g范圍內(nèi)對(duì)加速度計(jì)的高階項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)可信度不高。而精密離心機(jī)能夠持續(xù)提供恒定的大于 1g的加速度值，是測試、標(biāo)定加速度計(jì)在高g值條件下性能的重要設(shè)備，能夠提高高g條件下對(duì)加速度計(jì)的標(biāo)定精度[1-8]。然而，與重力場翻滾測試方法相比，基于離心機(jī)的測試標(biāo)定方法存在新的問題需

00095）加速度計(jì)的離心加速度場翻滾校準(zhǔn)方法廖建平，尹曉麗，李曉婷（中航工業(yè)北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所，北京 100095）針對(duì)現(xiàn)有加速度計(jì)校準(zhǔn)方法的不足，提出了一種在大于 1g的離心大加速度激勵(lì)下加速度計(jì)的多位置翻滾校準(zhǔn)方法。建立了加速度計(jì)在離心加速度場翻滾校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，研究了加速度計(jì)的離心加速度場翻滾校準(zhǔn)方法，給出了離心加速度場翻滾校準(zhǔn)步驟，并采用石英加速度計(jì)進(jìn)行了離心加速度場的十二位置等多位置翻滾校準(zhǔn)試驗(yàn)，獲得了大g值激勵(lì)下加速度計(jì)的安裝誤差、交

公司標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)的安裝方向?qū)ζ錅y量結(jié)果的影響董平1丁耀芳2/ 1．江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院；2．中科院南京天文儀器有限公司以BK8305型標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)為例，設(shè)計(jì)了背靠背法、倒置法兩種安裝方向的比較實(shí)驗(yàn)。以B&K公司的PULSE 3560C動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀和標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)套組8305/2626為檢測工具，通過兩種測量結(jié)果的比較，研究標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)的安裝方向?qū)ζ錅y量結(jié)果的影響。標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)，靈敏度，安裝方向，測量結(jié)果0 引言壓電式加速度計(jì)是常見的振動(dòng)類傳

080)陀螺加速度計(jì)交叉二次項(xiàng)的線振動(dòng)臺(tái)測試方法孫闖,任順清(哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間控制與慣性技術(shù)研究中心,哈爾濱150080)為了提高陀螺加速度計(jì)的標(biāo)定精度,有必要對(duì)交叉二次項(xiàng)進(jìn)行精確的標(biāo)定。提出了一種陀螺加速度計(jì)交叉二次項(xiàng)在精密線振動(dòng)臺(tái)上的測試方法,通過分析陀螺加速度計(jì)的測試原理建立了包含交叉二次項(xiàng)的誤差模型。利用分度頭將陀螺加速度計(jì)翻滾到不同的位置,測量陀螺加速度計(jì)進(jìn)動(dòng)整周期的相關(guān)時(shí)間參數(shù)和輸出數(shù)據(jù)。通過計(jì)算加速度計(jì)模型輸出與平均角速率積分之間的關(guān)系,準(zhǔn)

。它采用三軸加速度計(jì)組合測量重力加速度實(shí)現(xiàn)姿態(tài)角測量。為了提高加速度計(jì)在工作溫度范圍內(nèi)的測量精度，需對(duì)其進(jìn)行溫漂模型標(biāo)定。針對(duì)三軸加速度計(jì)組合的傳統(tǒng) 12位置翻滾溫度模型測定方法存在耗時(shí)長、操作效率低的局限性，提出一種新的加速度計(jì)三軸組合溫度模型標(biāo)定方法——兩位置法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?。?0℃～150℃的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償后加速度的測量精度達(dá)5×10-4g，完全滿足NIM測量姿態(tài)角的要求。隨鉆測量；加速度計(jì)；零偏；標(biāo)度因數(shù)；溫度補(bǔ)償近鉆頭慣性測

一種MEMS加速度計(jì)標(biāo)定補(bǔ)償方案向高林，路永樂，劉 宇，龔大偉，呂 玲，吳林志(重慶郵電大學(xué) 光電信息感測與傳輸技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065)微機(jī)電系統(tǒng)(micro electronic mechanical system, MEMS)加速度計(jì)在測量過程中受安裝誤差、刻度因子及零偏影響，為提高M(jìn)EMS加速度計(jì)的測量精度，在六位置法標(biāo)定的基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)的MEMS加速度計(jì)標(biāo)定補(bǔ)償方案。利用小波濾波對(duì)MEMS加速度計(jì)的原始測量值進(jìn)行濾波，運(yùn)用六

?空間飛行器加速度計(jì)在軌標(biāo)定方法朱如意，李永遠(yuǎn)，孫 光（中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心，北京，100076）針對(duì)空間飛行器在軌段未采用SINS/GPS組合導(dǎo)航方案的情況，提出一種采用“零加速度”方法對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定的方案。利用空間飛行器在軌運(yùn)行的微重力環(huán)境，通過對(duì)加速度計(jì)測量值的分析和統(tǒng)計(jì)，對(duì)加速度計(jì)零偏誤差進(jìn)行估計(jì)。該標(biāo)定方法簡單，計(jì)算量小，且不需要其他輔助設(shè)備，完全自主標(biāo)定，更適合于工程應(yīng)用。空間飛行器；加速度計(jì)；在軌標(biāo)定0 引 言慣性器件在地面

帶通濾波器的加速度計(jì)結(jié)構(gòu)化動(dòng)態(tài)建模楊子凱，王建林，于 濤，趙利強(qiáng)（北京化工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100029）針對(duì)加速度計(jì)二階動(dòng)態(tài)模型難以準(zhǔn)確描述較高頻域范圍內(nèi)加速度計(jì)動(dòng)態(tài)特性的問題，文中提出了一種基于二階帶通濾波器的加速度計(jì)結(jié)構(gòu)化動(dòng)態(tài)建模方法。該方法以加速度計(jì)二階動(dòng)態(tài)模型為基礎(chǔ)，將二階帶通濾波器作為基本單元對(duì)加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型的結(jié)構(gòu)化升階，建立加速度計(jì)高階動(dòng)態(tài)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法所建立的加速度計(jì)高階動(dòng)態(tài)模型

0）石英撓性加速度計(jì)溫度補(bǔ)償算法陳福彬1，張科備2（1.北京信息科技大學(xué) 信控中心，北京 100101；2.北京控制工程研究所，北京 100080）石英撓性加速度是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心的慣性器件之一，其輸出精度受到溫度變化的影響，為了降低溫度對(duì)石英撓性加速度計(jì)精度的影響，在研究石英撓性加速度計(jì)數(shù)學(xué)模型的系數(shù)隨溫度變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了加速度計(jì)溫度模型辨識(shí)試驗(yàn)方法，利用數(shù)據(jù)擬合方法建立了加速度計(jì)溫度模型。應(yīng)用該模型提出了石英撓性加速度溫度補(bǔ)償算法，針對(duì)該算法的

096）旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)實(shí)時(shí)反饋調(diào)整方法錢學(xué)武，蔡體菁（東南大學(xué) 儀器科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210096）旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀在實(shí)際工作過程中，由于平臺(tái)穩(wěn)定性、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制精度、敏感器安裝誤差、加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)匹配性以及其他噪聲源的存在，對(duì)高精度重力梯度測量構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在諸多影響因素中，加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)的不一致性對(duì)測量精度影響最大。本文提出一種旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)實(shí)時(shí)反饋調(diào)整方法，旨在提高獲取重力梯度信號(hào)的能力。

0)0 引言加速度計(jì)作為慣性系統(tǒng)中測量運(yùn)動(dòng)載體加速度的重要儀表，對(duì)其慣性精度要求很高。為了提高慣性系統(tǒng)的精度，從敏感元件的角度看，一是要繼續(xù)提高加速度計(jì)的制造精度，二是辨識(shí)加速度計(jì)的誤差模型，深入分析和研究加速度計(jì)的誤差源和誤差特性，尋求恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行誤差補(bǔ)償，消除或減小誤差，提高標(biāo)定精度。目前，很多文獻(xiàn)介紹了不少標(biāo)定方法［1～3］，但加速度計(jì)的誤差標(biāo)定主要還是在重力場上的靜態(tài)翻滾試驗(yàn)和在精密離心機(jī)上的測試試驗(yàn)。加速度計(jì)的標(biāo)定首先需要在精密分度頭上進(jìn)行，盡

，以石英撓性加速度計(jì)為典型代表的擺式加速度計(jì)已得到十分廣泛的應(yīng)用［1-3］。擺式加速度計(jì)通?？砂凑諊姌?biāo)所介紹的十二點(diǎn)翻滾測試方法進(jìn)行測試［4］。根據(jù)這種方法我們可將擺式加速度計(jì)安裝在分度頭上，分別測出0°、30°、60°、90°、 120°、 150°、 180°、 210°、 240°、 270°、300°、330°時(shí)加速度計(jì)的輸出，然后通過計(jì)算，得到加速度計(jì)的偏值K0、標(biāo)度因數(shù)K1、二階非線性系數(shù)K2、三階非線性系數(shù)K3以及輸入軸和擺軸的交叉耦合系數(shù)

on壓桿用于加速度計(jì)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)研究*徐海斌 鐘方平 李 焰 熊 琛 馬艷軍 楊 軍(西北核技術(shù)研究所，西安 710024)利用Hopkinson壓桿，建立了一套加速度計(jì)沖擊校準(zhǔn)裝置，對(duì)量程為100000m/s2的壓電加速度計(jì)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，獲取了不同幅值下加速度計(jì)的靈敏度系數(shù)，并進(jìn)行了頻響分析，獲取了被校加速度計(jì)的工作頻帶。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的脈沖整形器符合校準(zhǔn)加速度計(jì)的要求，Hopkinson壓桿校準(zhǔn)系統(tǒng)用于高量程加速度計(jì)的校準(zhǔn)是基本可行的，校準(zhǔn)不確

新型MEMS加速度計(jì)溫度補(bǔ)償方法研究*鄭長勇1,2*,陳軍寧2(1.安徽建筑大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,合肥 230601;2.安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院,合肥 230601)為降低環(huán)境溫度對(duì)加速度計(jì)測量輸出的影響,本文提出了一種新的加速度計(jì)溫度補(bǔ)償方法,即三維擬合曲面和計(jì)算的補(bǔ)償方法。本文詳細(xì)介紹了該溫度補(bǔ)償方法的具體原理和實(shí)現(xiàn)方法,并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明加速度計(jì)最大零位漂移由溫度補(bǔ)償前的500 mV縮小為溫度補(bǔ)償后的50 mV,即溫漂縮小了一個(gè)數(shù)量

0 引 言微加速度計(jì)是一類重要的MEMS傳感器。相比于傳統(tǒng)加速度計(jì)，其具有體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車安全、消費(fèi)電子、航空航天慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域[1]。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種原理的微加速度計(jì)，包括諧振式微加速度計(jì)[2]、壓阻式微加速度計(jì)[3]、熱對(duì)流式微加速度計(jì)[4]、電容式微加速度計(jì)[5～7]等。其中，諧振式微加速度計(jì)的靈敏度水平較低，對(duì)制作工藝要求高，溫度性能差，諧振檢測電路等也較為復(fù)雜；壓阻式微加速度計(jì)精度較差，對(duì)于溫度敏感，力敏電阻

確測量。1 加速度計(jì)壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)，主要由質(zhì)量塊、壓電敏感元件和基座等組成，它是基于壓電晶體的壓電效應(yīng)工作的。某些晶體在一定方向上受力變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去除后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)，具有壓電效應(yīng)的晶體稱為壓電晶體。常用的壓電晶體有石英、壓電陶瓷等[1]。在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變

命評(píng)估的擺式加速度計(jì)是一種懸絲支承結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)，該加速度計(jì)具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、靈敏度高、過載能力大、抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)和工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天和兵器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近幾年，隨著現(xiàn)代裝備可靠性水平的迅速提高，對(duì)加速度計(jì)提出了長貯存壽命技術(shù)要求。但如何驗(yàn)證加速度計(jì)長貯存壽命技術(shù)指標(biāo)，國內(nèi)研究的還不夠深入，成為急需解決的問題。文中采用加速退化試驗(yàn)方法和基于漂移布朗運(yùn)動(dòng)的可靠性評(píng)估方法，利用加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)擺式加速度計(jì)貯存壽命進(jìn)行評(píng)估。

軸擺式伺服線加速度計(jì)是慣導(dǎo)系統(tǒng)中最重要的元件之一，用來測量沿其輸入軸作用的常值和低頻加速度，敏感導(dǎo)彈在飛行過程中3個(gè)彈體坐標(biāo)軸方向的過載或加速度[1]。單軸擺式伺服線加速度計(jì)利用閉環(huán)系統(tǒng)的負(fù)反饋原理[2]把檢測質(zhì)量懸浮在其結(jié)構(gòu)的某一固定位置上，用來支撐檢測質(zhì)量的是一根極細(xì)微的、穿過裝有特制阻尼硅油玻璃管的鉑銀絲，俗稱懸絲。懸絲作為敏感線圈的支撐，是加速度計(jì)的關(guān)鍵零件，同時(shí)也是最易失效的零件，一旦發(fā)生失效就將會(huì)造成加速度計(jì)無輸出，因此，對(duì)加速度計(jì)的懸絲進(jìn)行失

ystem)加速度計(jì)是微小型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的傳感器之一，其性能的優(yōu)劣直接影響了慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。MEMS加速度計(jì)測量輸出誤差主要來源于制造工藝、安裝方法、外部環(huán)境等幾方面，其中環(huán)境溫度對(duì)MEMS加速度計(jì)測量輸出的影響尤為突出［1］，它也成為微加速度計(jì)工程應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵問題。目前，常用局部溫控和軟件方法實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。局部溫控通常需改變加速度計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料或增加溫度控制系統(tǒng)［2－5］，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，所以工程中更多采用軟件方案進(jìn)行補(bǔ)償［6－10］，補(bǔ)償后

，如用單一的加速度計(jì)很難滿足整個(gè)過程的測試要求。利用高g值加速度計(jì)進(jìn)行測量和控制，它對(duì)低g值信號(hào)不敏感；如采用低量程加速度計(jì)，則不能敏感高過載信號(hào)；如果采用兩個(gè)加速度計(jì)進(jìn)行測量控制，由于安裝位置的不同，其測得的信號(hào)又會(huì)產(chǎn)生位置誤差。針對(duì)這一現(xiàn)狀，文中詳細(xì)介紹了一種具有四種不同量程的硅微壓阻式復(fù)合量程加速度計(jì)的設(shè)計(jì)、仿真和測試過程。該加速度計(jì)具有如下特點(diǎn)：覆蓋高低量程：所設(shè)計(jì)的復(fù)合量程加速度計(jì)覆蓋了10g、100g、500g和10000g四種量程，可有效兼顧