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离心机的主要误差源对求取石英摆式加速度计非线性系数的影响

1 引言
    离心机作为测量加速度计非线性系数的测试设备,它的误差源主要分为三个部分:
    (1) 半径测量的不确定性
    (2) 离心机转速误差
    (3) 沿仪表输人轴(半径方向)的失准角。
    为了精确求取加速度计的非线性系数,必须采取手段尽可能地精确测量各项误差源,去补偿输出数据。本文采用IEEE Std 836-2001推荐的加速度计离心机测试规范,该规范给出的模型及迭代数据处理方法,可以组合所有(正的和负的)数据,同时可最佳分离偶数项和奇数项,并消除了静态半径测量误差和沿半径方向的失准角的影响。本文涉及的离心机,动态半径测量精度3x10一米、转速稳定性g9xl1o0-7、综合精度为1.s5xXl1o0-5参阅参考资料[11[21计算机数值仿真的方法,以下从三个加速度计的数据出发,用随机数的方法模拟动态半径、转速一定程度上的随机误差,估计这两项误差源对加速度计非线性系数的影响。
    2 在精密离心机上标定石英摆式加速度计时采用的数学模型
              
              
    3 动态半径误差源对求取石英摆式加速度计非线性系数的影响
    动态半径是离心机测试加速度计过程中最复杂的误差源,在离心机的运转过程中,由于温度的变化、大臂的拉伸、动态旋转中心径向运动等原因会造成动态半径的变化,从而造成输入加速度变化,加速度计敏感到这样的变化,必然会反映到输出里。所以考察动态半径对加速度计非线性系数的影响是非常必要的。
    3.1不补偿动态半径对试验结果的影响
    假定在试验时不跟踪动态半径,也不补偿由动态半径产生的加速度,会对试验的结果有什么样的影响?我们采用三个石英加速度计原始试验数据,将动态半径测试仪在每一个实验转速下采到的动态半径伸长量都置于零,也就是假设动态半径无变化,然后代入加速度计的模型方程运算,得到的结果见表1.2.3.
               
    结论:如果不补偿动态半径,从原理上来讲,造成输人的加速度有误差,而表的输出数据肯定含有因它而产生的输出部分,则拟合时得到的非线性系数就会有误差。不补偿动态半径得到的数据反映了这个误差。观察表1,2,3,不补偿动态半径的情况下,加速度计1和加速度计3的系数Kz变化不显著。加速度计2的系数Kz变化显著,可见不补偿动态半径对KZ是有影响的。观察Koq,加速度计2和加速度计3的K、都变大了,加速度计1虽然Koq变小了,但K3却变大了。从系数变化的程度相比较,加速度计1,2和加速度计3的Koq比吸变化大,所以不补偿动态半径对Kz,K o· K,是有影响的,相比较,对K的影响更大一些。
    3.2动态半径测量的不确定性对求取加速度计沿输入轴非线性系数的影响。
    在离心机试验中,随着离心机转速增大而增大的动态半径增量包含所有动态半径误差源:臂的拉伸、旋转的动态中心、热膨胀等造成的影响。在每一稳定转速下采集10个动态半径数据,取平均值作为测量结果去修正静态半径测量值,可得各转速下的实际工作半径值。我们采用两个加速度计的原始数据,将在每一转速下取得的动态半径平均值在士3xlo10-6m 范围内作随机变化,静态半径为3.48米,约在1pp m范围内作随机变化。将作了随机变化后的动态半径作为新的动态半径去修正静态半径,带人加速度计的模型方程运算,求得加速度计非线性系数数值然后再和没有做随机变化前求得的非线性系数数值作比较,数值的变化量反映了动态半径的变化量对加速度计非线性系数的影响。
日期:2008-1-31 阅读:7331次
 

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