陀螺儀和加速度計的常見的指標值有:量程,解析度,零偏,刻度係數,交叉耦合係數,刻度係數的非線性度,零偏穩定性,零偏重複性,頻寬,工作溫度等。
通常對陀螺儀和加速度計進行標定時要使用轉台,一般標定的引數有刻度係數矩陣和零偏。如果感測器的效能隨著環境溫度的改變有較大的變化,比如微機械陀螺,其零偏和刻度係數會隨著溫度的變化發生改變,則需要考慮實際的應用場景,對溫度的影響進行合理的補償,進行溫度引起的變化進行標定通常會考慮使用溫箱,並需要考慮溫公升的速度以及溫度的變化範圍。
陀螺的刻度係數是指陀螺的輸出物理量(可能是電壓)與輸入角速率的比值,根據其在整個量程範圍內輸入角速率和輸出物理量計算得到。陀螺的零偏是指當輸入角速率為零時,陀螺的輸出值。
常用的三軸陀螺標定模型為
中,為陀螺的輸出值,
為陀螺的零偏,
是刻度係數矩陣,刻度係數矩陣包含了3個軸的刻度係數和6個交叉耦合係數,
為對陀螺進行標定時的基準值。對陀螺進行標定就是要計算出陀螺的零偏和刻度係數矩陣。
進行標定時,將陀螺固定安裝在轉台上,依次讓陀螺的三個軸與轉台的轉軸平行,其餘兩個軸與轉台的轉軸垂直,讓轉台按照設定的轉速旋轉,得到轉台在不同角速率下旋轉時3個陀螺的取樣輸出值,同時記錄轉台的實際轉速作為標定時的基準值。在解算的過程中,為了降低資料採集過程中雜訊的影響,可以計算在各個角速率下陀螺輸出的均值,將計算的各個均值與記錄的轉台的實際轉速代入上面的陀螺標定模型,用最小二乘法即可求解得到陀螺的零偏和刻度係數矩陣,完成陀螺的標定。在標定過程中可以將陀螺先開機幾分鐘,待產品輸出的資料達到穩定後再採集資料進行標定,且採集資料的過程中,應在轉台轉速穩定後同時採集並儲存3個陀螺的輸出值。
對加速度計進行標定可以直接使用重力場作為參考。三軸加速度計的標定模型與三軸陀螺標定模型類似。對加速計進行標定是求解加速度計的刻度係數矩陣和加速度計的零偏。常採用六面法標定加速度計,即依次讓三個加速度計朝天和朝地放置,並採集靜止狀態下三個加速度計的輸出,參考基準值為重力加速度。同樣,在計算的過程中可以計算各個位置採集資料的均值以降低雜訊的干擾。將不同位置時三個加速度計的輸出值和相應的重力加速度向量帶入三軸加速度計的標定模型,使用最小二乘法即可計算加速度計的刻度係數矩陣和零偏,完成加速度計標定。
**:陀螺儀與加速度計的指標值都有哪些,這些值如何標定?
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