六维加速度(Six degree-of-freedom (DOF) acceleration)传感技术是实现物体三维空间运动相对于参考惯性坐标系的三维线加速度和三维角加速度的传感和测量的多维运动传感技术。六维加速度传感技术在工业自动化控制系统、交通运输工具、机器人控制系统、导航制导设备、互动娱乐设备、医疗保健设备和地震预测装置中有着广泛的应用前景。目前,已经提出的各种六维加速度传感原理和结构复杂,导致开发的六维加速度传感器尺寸较大或工艺复杂。此外,缺乏完善的六维加速度传感器的传感特性评定方法和标准,制约了六维加速度传感器的实用化。因此,探索新的六维加速度传感方法,开发结构简单、成本低、精度高的六维加速度传感器,建立六维加速度传感器的传感特性评定方法和标准是六维加速度传感技术发展的必然要求。本文作者提出并实现了一种六维加速度传感器的原理,研究了基于该原理的六维加速度传感器系统的组成和传感特性。根据提出的原理设计并开发了一种基于六个共面的压电式单轴加速度传感器的压电式六维加速度传感器,建立了压电式六维加速度传感器的传感方程和传感误差模型,提出了相应的传感误差补偿方法和校准方法。在此基础上,建立了六维加速度传感器的传感特性测试系统,对开发的压电式六维加速度传感器的快速原型进行了实验测试。本文的主要研究工作和创新点归纳为以下五个方面:1.提出并研究了一种基于六个共面的单轴加速度传感器的六维加速度传感器的原理,通过获取和解耦固定在立方体上首尾相连、任意三条棱边不共面的六条棱边中点处且敏感轴线与相应棱边重合的六个单轴加速度传感器的输出实现六维加速度传感。建立了实现六维加速度传感的传感方程,分析了传感特性,包括传感误差、传感分辨率、传感范围和工作频率范围。2.研究了采用六个压电式单轴加速度传感器作为敏感元件的压电式六维加速度传感器系统的组成和工作原理,建立了相应的传感方程,设计并实现了实现六维加速度传感的敏感单元和相应的信号处理系统。采用基于实时仿真系统的快速控制原型技术开发了压电式六维加速度传感器的快速原型。3.分析了压电式六维加速度传感器的传感误差,建立了其传感误差模型和六个压电式单轴加速度传感器的安装误差和输出误差引起的传感误差的误差估计方程,分析了六个压电式单轴加速度传感器的安装误差和输出误差对传感误差的影响。在此基础上,提出了一种压电式六维加速度传感器的传感误差补偿方法,利用向量和矩阵的∞-范数建立了压电式六维加速度传感器的传感误差范围与被测对象运动的角速度范围、六个压电式单轴加速度传感器的安装误差范围和输出误差范围之间的数学关系模型。根据该数学模型,提出了一种误差补偿后的误差范围估计的方法。4.提出了压电式六维加速度传感器的校准原理,建立了相应的校准模型,分析了校准过程中加速度激励误差对校准结果的影响和最佳角加速度激励频率的范围,建立了对校准误差进行估计的方法。5.建立了六维加速度传感器的实验测试系统。在六维随机振动激励、固定轴线振动激励和固定轴旋转振动激励下对开发的压电式六维加速度传感器的快速原型的传感性能、校准和误差补偿的效果进行了实验测试。本文的研究工作为基于多个单轴加速度传感器的六维加速度传感器的研究和开发奠定了理论基础,对于评定六维加速度传感器的传感特性具有重要指导意义。