加速度计动态特性测试系统的设计与实现

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加速度计动态特性的研究为加速度计在航空、兵器等领域的应用提供了重要支撑。由于加速度计具备固有的动态特性,因此在实际应用前需要对其进行准确的测试。悬丝加速度计被广泛应用于中高精度的惯导系统中,但在运动过程中零位会因外界干扰而产生零位偏移,影响导航精度。现有的测试系统主要测试加速度计的静态零偏,针对动态零偏的测试较少,且无法解决动态零偏批量测试需求。因此,为了获取加速度计动态零偏和固有的频率特性,本文设计了一种加速度计动态特性测试系统。主要工作内容如下:首先,分析动态特性测试需求,并根据该测试系统的功能需求和性能指标,提出加速度计动态特性测试系统方案。通过配合振动台,该系统可以在一个振动周期内批量测试10只加速度计的动态零偏,提高生产效率。同时,配合波形发生器,可以获取加速度计固有频率特性。其次,设计主控制电路和I/F转换电路,搭建硬件平台。主控制电路主要完成系统资源的控制,并实时采集加速度计输出的模拟量、以及I/F转换后的数字量,传输数据到上位机界面进行处理分析;I/F转换电路主要完成加速度计输出电流到频率的转换。然后,在动态零偏测试中设计宽范围等精度的频率采集算法,运用采集卡计数器进行粗测与精测,提高系统频率采集精度,并通过实验验证算法的可行性。在频率响应测试中设计基于加权最小二乘的参数辨识算法,在设定频率点辨识加速度计,构建参数矩阵,运用最小二乘法辨识加速度计频域参数,为加速度计的研究与改进提供参考。最后,对系统联调测试,结果表明系统硬件电路稳定运行,各电路输出信号符合设计要求,人机界面分区合理,测试功能安全稳定运行,可以完成动态零偏与频率响应指标的测试,提高测试效率。
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