[发明专利]一种基于双轴重力加速度传感器倾角测量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号测量领域，具体是一种基于双轴重力加速度传感器倾角测量的方法及装置。

背景技术

在工艺生产及测量过程中，对于测量精度要求较高的场合，有时需要用倾斜计来保持平台的水平,或者一定角度,倾斜角传感器的研究极为重要。对一些圆柱形工件，其底面和柱体需要满足垂直要求，而采用双轴重力加速度传感器进行垂直度测量时，然而双轴倾角传感器在应用中存在许多测量误差因素。其中被测方向与倾角传感器理想测量方向间的偏差是测量误差因素之一,只有解决其算法校准问题,才能更好地使用这种传感器,提高测量精度。双轴倾角传感器测量角度会引起算法校正问题,采用测得的标定数据得出倾角值,测量倾角的实验结果和推算结果存在一定的误差双轴重力传感器测量平台与圆柱体难以做到完成契合，往往会存在倾斜角。单轴加速度传感器只能实现单方向,低摆幅倾斜角测量,两轴倾斜角传感器,方向和摆幅不能兼顾。会对倾斜度的测量及校正产生较大误差。

由于基于双轴重力加速度传感器倾角测量的方法及装置，克服了现有测量及校正方法存在的测量装置复杂，测量误差较大等不足之处，提供了一种检测速度快、误差小的倾斜圆柱倾角测量及自校正方法。因此本发明的具有实施操作便捷，不需要参照物，且具有精确度高，成本低等特点，这也为后续对倾角校正提供了可靠的标准。

发明内容

本发明的目的是为了针对现有技术存在的不足，提供了一种具备完整性、可靠性更强、精度更高的倾角测量的方法及装置。

本发明提出的解决方案为：首先，将双轴重力加速度传感器测量平台固定于待测倾斜圆柱侧面，通过沿待测倾斜柱体侧面移动得到其与x轴、y轴的最大倾角η_x0、η_y0，记该位置为A，根据三维空间向量坐标关系得到其与z轴的倾角η_z0，进行k次倾角采集且剔除粗大误差得到η_x1,η_x2,...,η_xl和η_y1,η_y2,...,η_yl，将上述数据代入倾角η_z0公式，计算l组数据的z轴倾角的加权平均值η_z；然后，将双轴重力加速度传感器测量平台沿待测倾斜圆柱旋转180°，记该位置为B，重复上述倾角采集过程，得到z轴倾角加权平均值η_z′；最后，由η_z、η_z′实现双轴重力加速度传感器测量平台校准，并计算双轴重力加速度传感器测量平台与倾斜圆柱相契合时的偏移角β，求出待测倾斜圆柱与z轴的倾角。

本发明提出的一种基于双轴重力加速度传感器倾角测量的方法及装置，包括以下步骤：

步骤一：将双轴重力加速度传感器测量平台固定于待测倾斜圆柱侧面，通过沿待测倾斜柱体侧面顺时针方向水平移动得到其与x轴、y轴的最大倾角η_x0、η_y0，且记该位置为A；

步骤二：根据倾角η_x0、倾角η_y0结合三维空间向量关系得到双轴重力加速度传感器测量平台与z轴的倾角η_z0，具体公式为

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步骤三：进行k次倾角采集得到双轴重力加速度传感器测量平台与x轴的倾角η_x1,η_x2,...,η_xk和与y轴的倾角η_y1,η_y2,...,η_yk，同时分别计算平均值为和标准差和且记

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其中，ν_xi、ν_yi为第i次采集残差，利用莱特法则，剔除|v_i|＞3σ的倾角数据，得到η_x1,η_x2,...,η_xl和η_y1,η_y2,...,η_yl；