三轴加速度计标定台的研究

发布时间：2017-06-22 19:19

  本文关键词：三轴加速度计标定台的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代科学研究中,传感器具有重要的地位,几乎每一个现代化项目都离不开各式各样的传感器。三轴加速度计的标定对加速度计的研究与开发具有重要的意义。现阶段对三轴加速度计的标定没有一个确切的标准。现阶段主要以单轴加速度计的标定方法来标定三轴加速度计,这种方法只能获得三轴加速度计单轴方向的灵敏度,三个轴之间的耦合灵敏度无法得到,并且该方法需要进行三次装卡,不仅耗时,而且每次安装都会存在安装误差。所以研究一种能同时标定三轴加速度计三个轴的试验台,具有重要的意义。本文根据现阶段对三轴加速度计的生产标准,确定了标定台的设计要求;根据不同被测传感器与其横向灵敏度的关系,设计了两种不同的激振器安装方案:一种固定式安装底座,另一种可调式安装底座。根据现阶段的加工条件,发现当被测传感器的横向灵敏度大于其自身灵敏度2%时,固定式安装方法能够满足标定台的设计要求;当被测传感器的横向灵敏度小于其自身灵敏度2%时,可调节式安装底座,可使激振器的安装达到标定台的设计要求。为了实现三轴标定台三个轴能同时振动,且不相互影响,根据气体静压支撑的方法,设计了一种基于平面空气轴承的机械解耦结构。通过Adams运动仿真,三个方向的运动相互独立,证明了结构的解耦性;通过Ansys对工作台进行应力和应变的分析,证明设计的合理性;通过模态分析的结果和标定台设计要求相比较,说明标定台在工作中不会出现共振。为了减小机械解耦结构中的摩擦力,防止因疲劳受损而导致的损坏,将气体静压支撑的方法应用到机械解耦结构之中。通过分析不同的节流形式在气膜刚度和承载能力上的区别,选择了刚度大,压力分布均匀的多孔质节流形式。根据三轴标定台的设计要求,选择了一个适合本设计的平面空气轴承。本文根据绝对标定法和比较标定法的基本原则,阐述了传感器静态标定和动态标定中,各参数的标定方法。由于加速计在标定过程中,存在安装误差和零偏的影响,需要建立关于三轴加速度计标定的误差模型。本文根据坐标转换的方法建立了一种误差模型,并利用最小二乘法得到了传感器的安装误差系数和灵敏度矩阵。通过对三轴加速度计标定方法的研究,探讨了两种不同的设计方案,适用于不同标准的待测传感器;设计了一种基于平面空气轴承的机械解耦结构,并验证其合理性;根据不同空气轴承的气膜承载能力,选择了一个适合本设计的平面空气轴承;建立关于三轴加速度计标定的误差模型,得到了传感器的安装误差系数和灵敏度矩阵。上述研究成果,为三轴加速度计标定台的实验,奠定了理论基础。
【关键词】：三轴加速计标定 结构设计 解耦设计 误差分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH824.4;TP212
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究目的与意义11
• 1.2 国内外相关课题的研究现状11-16
• 1.2.1 加速度计标定方法的研究现状12-15
• 1.2.3 振动台法标定三轴加速度计的发展概况15-16
• 1.3 关于三轴加速度计标定的综述16-18
• 1.4 课题研究内容和工作安排18-21
• 第二章 三轴加速度计标定台的方案设计21-39
• 2.1 三轴标定台的设计要求与组成部分21-22
• 2.1.1 三轴标定台的设计要求21
• 2.1.2 标定台的主要组成部分21-22
• 2.2 三轴加速度计标定台的方案设计22-36
• 2.2.1 以激振器输出轴为基准，安装工作台22-29
• 2.2.2 可调节式的安装底座29-36
• 2.3 激振器的型号选择36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 解耦结构的设计与分析39-55
• 3.1 机械解耦的目的与静压支撑的选择39-40
• 3.2 现阶段解耦结构的分析40-42
• 3.3 解耦结构的设计与分析42-51
• 3.3.1 解耦结构的设计42-43
• 3.3.2 解耦分析43-49
• 3.3.3 工作台柔性化对解耦影响49-51
• 3.4 工作台的有限元分析51-54
• 3.4.1 应力，应变分析51-52
• 3.4.2 模态分析52-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 解耦结构中气浮的设计与研究55-63
• 4.1 气体静压支撑中节流形式的选择55-58
• 4.2 空气轴承安装方式58-59
• 4.3 空气轴承型号选择与分析59-62
• 4.3.1 空气轴承型号选择59-61
• 4.3.2 气膜变化对运动的影响61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 三轴加速度计的标定方法与误差分析63-73
• 5.1 三轴加速度传感器的标定63-67
• 5.1.1 绝对标定法的基本原理63-64
• 5.1.2 比较标定法的基本原理64
• 5.1.3 三轴加速度计的静态特性标定64-66
• 5.1.4 三轴加速度计的动态特性标定66-67
• 5.2 建立三轴加速度计误差模型67-70
• 5.3 本章小结70-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果81

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本文编号：472863