[发明专利]三轴加速度计灵敏度矩阵协同修正动态标定系统及方法

权利要求书

1.三轴加速度计灵敏度矩阵协同修正动态标定系统，包括三通道程控信号发生器，振动激励单元，振动检测单元，数据采集单元，计算机，所述振动激励单元包括三轴激振器及三轴激振器各轴对应的功率放大器；

所述三通道程控信号发生器产生标准正弦电压信号，通过功率放大器输入三轴激振器；

所述振动检测单元包括单轴加速度计、三轴加速度计及其配适的电荷放大器；

其特征是：假设x、y、z分别代表三轴激振器的三个正交振动轴向，单轴加速度计及其配适的电荷放大器用于检测三轴激振器产生的三轴振动加速度信号；

所述单轴加速度计包括主轴沿x正方向安装的第一单轴加速度计，主轴沿y正方向安装的第二单轴加速度计，主轴沿z正方向安装的第三单轴加速度计；

所述三轴加速度计的x主轴沿x正方向，y主轴沿y负方向，z主轴沿z正方向安装；

所述的数据采集单元包括多通道数据采集卡，同步采集三组单轴加速度计、三轴加速度计及适配的电荷放大器产生的电信号，并将采集到的电信号传输给计算机；

计算机中安装有耦合误差修正软件，耦合误差修正软件包含信号产生模块、信号采集模块、耦合误差修正模块、灵敏度矩阵标定模块；所述耦合误差修正模块对每组单轴加速度计在振动加速度信号激励下产生的电信号进行耦合检测误差修正，计算得到准确的运动平台输出的三轴振动加速度信号；进一步，灵敏度矩阵标定模块基于准确的三轴振动加速度信号，标定三轴加速度计的灵敏度矩阵。

2.应用三轴加速度计灵敏度矩阵协同修正动态标定系统的三轴加速度计灵敏度矩阵协同修正动态标定方法，其特征是：包含如下步骤：

步骤一：基于单轴加速度计灵敏度矩阵的校准方法依次校准得到第一单轴加速度计、第二单轴加速度计和第三单轴加速度计各自的灵敏度矩阵(S_xxS_xyS_xz)、(S_yxS_yyS_yz)和(S_zxS_zyS_zz)；

步骤二：由耦合误差修正软件中的信号产生模块控制三通道程控信号发生器产生三组包含三路正弦电压信号的振动输入信号，三组振动输入信号相互之间线性独立；

步骤三：每组振动输入信号的各路正弦电压信号由各轴对应的功率放大器放大后，输入三轴激振器，驱动三轴激振器产生三组三轴振动加速度信号；其中，三轴激振器在第一组振动输入信号的激励下，运动平台沿x、y、z方向产生的第一组三轴振动加速度信号为a_x1、a_y1、a_z1；三轴激振器在第二组振动输入信号的激励下，运动平台沿x、y、z方向产生的第二组三轴振动加速度信号为a_x2、a_y2、a_z2；三轴激振器在第三组振动输入信号的激励下，运动平台沿x、y、z方向产生的第三组三轴振动加速度信号为a_x3、a_y3、a_z3；

步骤四：由三组单轴加速度计及适配的电荷放大器检测所述的三组三轴振动加速度信号，三组单轴加速度计、三轴加速度计及适配的电荷放大器在三组三轴振动加速度信号激励下分别产生电信号，由数据采集单元同步采集该电信号，并传输给信号采集模块；信号采集模块采集到的第一单轴加速度计由第一组、第二组和第三组三轴振动加速度信号激励产生的电信号为u_x1、u_x2、u_x3；第二单轴加速度计由第一组、第二组和第三组三轴振动加速度信号激励产生的电信号为u_y1、u_y2、u_y3；第三单轴加速度计由第一组、第二组和第三组三轴振动加速度信号激励产生的电信号为u_z1、u_z2、u_z3；三轴加速度计在在第一组三轴振动加速度信号激励下产生的电信号为u^′_x1、u^′_y1、u^′_z1，在第二组三轴振动加速度信号激励下产生的电信号为u^′_x2、u^′_y2、u^′_z2，在第三组三轴振动加速度信号激励下产生的电信号为u^′_x3、u^′_y3、u^′_z3；

步骤五：基于步骤一得到的各组单轴加速度计的灵敏度矩阵和步骤四数据采集单元采集到的电信号，耦合误差修正模块对数据采集单元采集到的电信号进行耦合检测误差修正，计算得到准确的三轴振动加速度信号；

计算过程为：

第一单轴加速度计在三组三轴振动加速度信号激励下分别产生的电信号u_x1、u_x2、u_x3与第一单轴加速度计的灵敏度矩阵(S_xxS_xyS_xz)的关系式为：

结合三组振动加速度信号之间的线性关系，通过求解上式，即可计算出运动平台沿x方向准确的振动加速度信号a_x1、a_x2、a_x3；

第二单轴加速度计在三组三轴振动加速度信号激励下分别产生的电信号u_y1、u_y2、u_y3与第二单轴加速度计的灵敏度矩阵(S_yxS_yyS_yz)的关系式为：

结合三组振动加速度信号之间的线性关系，通过求解上式，即可计算出运动平台沿y方向准确的振动加速度信号a_y1、a_y2、a_y3；

第三单轴加速度计在三组三轴振动加速度信号激励下分别产生的电信号u_z1、u_z2、u_z3与第三单轴加速度计的灵敏度矩阵(S_zxS_zyS_zz)的关系式为：

结合三组振动加速度信号之间的线性关系，通过求解上式，即可计算出运动平台沿z方向准确的振动加速度信号a_z1、a_z2、a_z3；

步骤六：基于准确的三轴振动加速度信号，灵敏度矩阵标定模块标定三轴加速度计的灵敏度矩阵；

三轴加速度计灵敏度矩阵和三轴振动加速度信号的关系式为：

灵敏度矩阵标定模块通过求解上式，即可得到三轴加速度计的灵敏度矩阵。