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一种校核加速度传感器测位移的方法与流程

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本发明涉及加速度传感器校核技术,特别是一种校核加速度传感器位移的方法。

背景技术:

加速度传感器可以准确地感知加速度值,然后通过两次积分来测量产生的相对位移值。在利用这一原理测量相对位移的方法中,由于加速度传感器非常准确,在实际应用过程中会有振动等干扰,加速度传感器产生噪声,一般需要算法处理位移计算过程,以尽量减少最终感知的相对位移值。对于最终是否满足计算精度的要求,通常需要检查最终的测量位移值。

一般的验证方法是调整一个特定的加速度,并准确地知道位移和时间之间的关系。例如,使用步进电机的螺钉产生一个加速度,并通过步进电机的编码器确定位移,或在螺钉上加速距离传感器。这些验证装置成本高,高精度、高加速度的步进电机非常昂贵,控制复杂,加速度未知,无法准确验证实际测量的加速度。

技术实现要素:

因此,本发明需要解决的技术问题是克服现有加速度传感器校准过程中的上述不足,然后提供一种简单、实用、高精度的校准加速度传感器位移测量方法。

本发明采用以下技术方案来实现上述目的:

检测加速度传感器位移的方法包括以下步骤:

S1:将需要验证的加速度测量位移模块固定在摆线末端,使加速度测量位移模块中的加速度传感器中心点位于摆线所在的直线上,使需要验证的加速度传感器轴垂直于摆线,朝向单摆中心;

S2.将摆线的上端连接到旋转轮上,使旋转轮的旋转中心位于摆线所在的直线上;

S3.摆线长度为L(从旋转轮中心到加速度传感器中心的距离),初始角度为θ当地重力的加速度为0g,从初始角度看θ在0到角0的过程中,时间t与角度θ关系类型如下:

S4:根据时间t与角度θ关系绘制加速度和时间的第一曲线图,即g·sin(θ0-θ)与时间t的曲线图;

S5:根据时间t与角度θ画出弧长(即位移)和时间的第二曲线图,即L*θ与时间t的曲线图;

S6:将加速度位移模块测量的加速度值与第一曲线图进行比较,将加速度位移模块测量的位移与第二曲线图进行比较,了解加速度误差和位移计算误差;

S7.调整摆长L和初始角度θ绘制不同的校核曲线进行多次校核。

在真空或无气流干扰的空间或无气流干扰的空间中。

首选旋转轮内设置线盘,用于调整摆线长度,摆线上部缠绕在线盘上。

首选摆线为柔性摆线或刚性摆线。

本发明的校核加速度传感器位移测量方法至少具有以下有益效果:

本发明的校准加速度传感器测量位移的方法采用单摆或复摆的原理。在校准过程中,可以通过数学方法精确计算单摆或复摆的加速度值,也可以通过数学方法精确计算每个时刻的位移。也就是说,当初始条件确定时,加速度、速度和位移对应时间的曲线是精确的可计算曲线。然后,通过比较实际测量的曲线,可以不断校准和优化计算算法。

附图说明

为使本发明的内容更容易理解,下面结合附图,对本发明进一步详细说明:

图1是本发明采用柔性摆线测量加速度传感器位移的校核方法;

图2是本发明的第一曲线图;

图3是本发明的第二曲线图;

图4是本发明采用刚性摆线时校核加速度传感器测位移的示意图。

图中附图标记为:

1-加速度测位移模块;2-摆线;3-旋转轮;4-摆柄。

具体实施方法

参见图1。一种验证加速度传感器位移的方法,首先将需要验证的加速度位移模块1固定在线2末端,使加速度位移模块1中的加速度传感器中心点位于线2的直线上,线2为柔性线,使需要验证的加速度轴垂直于线2,朝向单摆中心。

然后将摆线2的上端绕在旋转轮3上,使旋转轮3的旋转中心在摆线2所在的直线上。

摆线2的长度为L(从旋转轮中心到加速度传感器中心的距离)θ当地重力的加速度为0g,从初始角度看θ在0到角度为0(垂直摆线)的过程中,时间t与角度θ关系类型如下:

根据时间t与角度θ加速度和时间的第二曲线图(见图2,横轴表示时间,纵轴表示加速度),即g·sin(θ0-θ)与时间t曲线图,见图2。

根据时间t与角度θ弧长(即位移)和时间的第二曲线图(见图3,横轴表示时间,纵轴表示弧长),即L*θ与时间t曲线图,如图3所示,是一定初始条件下的曲线图。

将加速度位移模块1测量的加速度与时间曲线的关系与图2进行比较,将测量的位移与时间的关系与图3进行比较,了解测量的加速度误差和位移计算误差,然后不断优化和改进。

调整摆长L和初始角度θ0.可绘制不同的校核曲线进行多次校核,使最终的计算方法具有最大的适用性。

通过改变加速度测量位移模块1的位置方向来验证加速度传感器的不同加速度轴。

旋转轮3内部可设置一个线盘或其他能够收纳摆线的装置,以便于随时调整柔性摆线的长度L,便于多次校核。

其中,尽量选择内阻小的旋转轮3,使整个装置处于垂直平面,无气流干扰或放置在真空中,以减少阻力对校准的影响,提高校准精度。当阻力非常小时时时,校准装置相当于无阻尼单摆。

当然,摆线也可以选择刚性摆线。见图4。刚性摆线相当于摆柄4。摆柄4的上枢旋转固定,加速度测量位移模块固定在摆柄4的下端。由于刚性摆柄4的重量产生旋转惯性,此时相当于重置。重置原理与单摆相同,但角度、加速度、速度、位移和时间曲线略有差异。

上述具体实施方法仅详细解释本发明的技术方案。本发明不仅限于上述实施例。本领域的技术人员应了解,本发明基于上述原则和精神的所有改进和替代都应在本发明的保护范围内。

标签: 核重传感器

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