基于加速度计的旋转平台角加速度检测方法.pdf

2015年4月宇航计测技术 Apr.,2015
第35卷 第2期 Journal of Astronautic Metrology and Measurement Vol.35,No.2
文章编号:1000-72022015 02-0014-03 中图分类号:TH824.2 文献标识码:A
基于加速度计的旋转平台角加速度检测方法
高 扬 张新磊 麦 吉 胡 睿
北京航天计量测试技术研究所,北京100076
摘 要 角加速度是衡量转台动态性能的重要技术指标。以加速度计标定方法为理论依据,分析了利用加
速度计对转台进行角加速度测量的可行性,并予以具体实现,解决了在特定条件下对角加速度测量的需要。
关键词 角加速度 加速度计 旋转平台
采集从启动到速率平稳这时间段内的电压信
1 引 言
号,依照变换公式计算得到实时角加速度值以实
现测试。
角加速度是衡量转台动态性能的重要指标。
方法源于在某旋转平台角加速度测试时,原测
目前,角加速度的测量多通过转台在定频率定
试系统无法通过光电编码器得到实时角位置数据,
幅值范围内运行摇摆功能,再依据公式计算得到角
也无法在定频率定幅值条件下运行摇摆功能,故前
加速度数值;也可利用位置编码器作为反馈器件,实
述常用两种方法均无法适用。联想高准确度线加速
时采集转台运行中的位置数据,通过对位置数据二
度平台对加速度计的标定方法,逆向思维反推出通
阶微分得到转动时的角加速度数据,实现角加速度
过高准确度加速度计对平台进行等间隔时间的角速
的测试。
率数据采集,通过数学转换,实现对转台的角加速度
本文区别于以上方法,采用高准确度加速度
测试,验证转台角加速度的实际指标。
计作为反馈元件,通过对旋转平台发送速率指令,
收稿日期:2014-11-05,修回日期:2015-01-20
作者简介:高扬1981-,女,工程师,主要研究方向:惯导测试设备控制系统与设备测试研究。 第2期 基于加速度计的旋转平台角加速度检测方法 15
式中:ω平台转动中的角速率, radgs。
2015年4月宇航计测技术 Apr.,2015
2 方法实现
第35卷 第2期 Journal of Astronautic Metrology and Measurement Vol.35,No.2
由1、2式经过变换得到
文章编号:1000-72022015 02-0014-03 中图分类号:TH824.2 文献标识码:A
2.1 系统原理
本方法的核心器件为高准确度加速度计。以
此外,角加速度α的计算公式为
加速度计标定方法为理论依据,通过加速度计输出
基于加速度计的旋转平台角加速度检测方法
信号与平台旋转时的向心加速度、向心加速度与平
台角速率、角速率与角加速度之间的数学关系,逆推
出用加速度计对旋转平台角加速度的测试方法,并
式中:ω 、ω 转动中前时刻和后时刻的角
高 扬 张新磊 麦 吉 胡 睿
予以实现。
速率,其间隔时间为t。
北京航天计量测试技术研究所,北京100076
2.1.1 加速度计的标定
由式3和式4得到角加速度与加速度计测
加速度计的标定是通过高准确度线加速度台
试信号的数学关系为
摘 要 角加速度是衡量转台动态性能的重要技术指标。以加速度计标定方法为理论依据,分析了利用加
离心机高速旋转测试实现。测试时,设置平台角
速度计对转台进行角加速度测量的可行性,并予以具体实现,解决了在特定条件下对角加速度测量的需要。
速率并转动平台,待转动匀速后采集加速度计输出
关键词 角加速度 加速度计 旋转平台
信号,以高准确度的平台角速率计算得到加速度计
自身的线性加速度数据,并进行准确度指标标定。
式中:e 第1次采样的电压值,V;e 第2次
随着加速度计准确度指标的不断提高,对线加
采样的电压值,V。
速度台的速率精度也提出更高的要求。目前线加速
通过式5,可以知道,理论上,只要平台运转
度台速率准确度指标可做到110 ,甚至更高。
在加速过程,只要加速度计输出信号e ≠e ,则角
2.1.2 加速度计与平台角速率以及角加速度的数
加速度α≠0。
学关系
2.2 具体实现
示意图见图1。假设加速度计 A安装于平台
系统原理框图见图2。测试系统采集加速度计
上,敏感中心距平台圆心距离为r单位m,当平台
信号并进行DA转化,经过逆推计算后,最终得到
以角速率ω匀速旋转时,加速度计输出信号e单位
角加速度数值。
mA与当前向心加速度a单位g值对应关系为
式中:k加速度计输出信号与向心加速度的比
Keywords Angle acceleration Accelerometer Turn-table图2 系统原理框图
例因子,mAg。
其中由于加速度计输出为电流信号,故选取高
采精密集电从阻启作动为到采速样率电平阻稳 ,将这电流时信间号段转内化的为电电压压信信
1 引 言
号号;,D依照 A转变换换由公式 An计 gile算nt得20到 24实 C时示波角器加采速集度,值该以示实波
现器可测对试电 。压信号进行DA转化后并保存,通过USB
角加速度是衡量转台动态性能的重要指标。
方法源于在某旋转平台角加速度测试时,原测
接口倒入数据;最后在计算机上进行逆推计算并得
目前,角加速度的测量多通过转台在定频率定
试系统无法通过光电编码器得到实时角位置数据,
到最终结果。
幅值范围内运行摇摆功能,再依据公式计算得到角
也无法在定频率定幅值条件下运行摇摆功能,故前
安装方式可见图1。将高准确度加速度计A牢
加速度数值;也可利用位置编码器作为反馈器件,实
述常用两种方法均无法适用。联想高准确度线加速
时采集转台运行中的位置数据,通过对位置数据二固安装于待检平台上,保证加速度计敏感方向重合
度平台对加速度计的标定方法,逆向思维反推出通
阶微分得到转动时的角加速度数据,实现角加速度于向心加速度方向,将测试线缆连接至外部数采系
图1 转台与加速度计相对位置关系示意图过高准确度加速度计对平台进行等间隔时间的角速
的测试。统与加速度计两端。调试Angilent 2024C示波器正
率数据采集,通过数学转换,实现对转台的角加速度
本文区别于以上方法,采用高准确度加速度
负表笔,采集加速度计输出的电流信号在精密电阻
实际使用中,选用高精密电阻对输出电流进行测试,验证转台角加速度的实际指标。
计作为反馈元件,通过对旋转平台发送速率指令,
两端产生的电压,然后保存,最后根据5式计算得
电压采样,计算得到需要的电流信号。
到平台在某时间段内的角加速度数值。在数采过程
向心加速度与平台角速率对应关系为
中,示波器采样点数固定为1000个,采集时间可在
收稿日期:2014-11-05,修回日期:2015-01-20
作者简介:高扬1981-,女,工程师,主要研究方向:惯导测试设备控制系统与设备测试研究。
ns至ms级间设定。本测试中,采样间隔时间设为 第162期 基于加速度计的宇旋航转计平测台技角加术速 度 检 测 方 法 20 1515年
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