基于零位标定与温域补偿的精密倾角仪设计

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1、2015年第6期导弹与航天运载技术No.62015总第342期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.342文章编号：1004-7182(2015)06-0103-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150624基于零位标定与温域补偿的精密倾角仪设计王振兴，贺长水，高明杰，贺永喜（北京航天发射技术研究所，北京，100076）摘要：设计一种精密倾角仪，采用零位标定确定倾角仪的准确零点位置，并提出一种温域补偿的实现方法。建立倾角仪的输出模型，采用两位置法对倾角仪进行零位标定；建立多项式误差模型，采用曲线拟合的方式对倾角仪的测量误差进行温

2、域补偿。经过试验验证，倾角仪在－40～+60℃温度范围，－30～+30°角度范围内的测量误差绝对值达到了不大于30″的精度。该倾角仪可在快速、大角度、宽温域倾角的测量上进行应用。关键词：倾角仪；零点标定；温域补偿+中图分类号：V554.3文献标识码：ADesignofPrecisionInclinometerBasedonZeroCalibrationandTemperatureScopeCompensationMethodWangZhen-xing,HeChang-shui,GaoMing-jie,HeYong-xi(BeijingInstituteofSpaceLaunchTe

3、chnology,Beijing,100076)Abstract:Inthispaper,aprecisioninclinometerwhichusedzerocalibrationtodemarcatetheaccurateaeropointpositionoftheinclinometerwasdesignedandtheimplementationmethodoftemperaturescopecompensationwasputforward.Theoutputmodelofinclinometerwasestablishedandtwolocationmethodswer

4、eusedtodemarcatethezeropointposition.Apolynomicalerrormodelwasestablishedandcurvefittingmethodwasadoptedtorealizethetemperaturescopecompensationoftheinclinometermeasurementerror.Thetestresultshowedthattheinclinometermeasurementerror’sabsolutevaluelessthan30″whenappliedin－40～+60℃temperaturerang

5、eand－30～+30°range.Thisinclinometercanbeusedonrapid、largeangle、wildtemperaturescopemeasurement.KeyWords:Inclinometer;Zeropointcalibration;Temperaturescopecompensation[1~4]0引言基于最小二乘法原理的多项式拟合方法、非线性反[5][6]倾角仪是测量载体相对于水平面倾斜角度的一种函数校正方法、神经网络方法等。本文采用零位标重要设备，其具有分辨率高、功耗低、易于集成等优定与曲线拟合的方法,提高了倾角仪在不同环境温度点，在军

6、用车辆倾角检测、雷达阵面倾角测量中都有下的测量精度，实现了性能稳定的倾角仪设计应用。广泛的应用。但是在实际使用中，倾角仪的零位与测量值会随着温度与角度的变化发生偏移，倾角仪测量1倾角仪的结构组成及测角过程角度范围愈小其测量精度愈高，在增大测量角度后，1.1倾角仪的结构组成其测量误差会大幅度上升，从而不能够保证其测量精本文设计的倾角仪主要由倾角传感器（测角范围度。为了增大倾角仪测量范围并减小其测量误差，一为－30～+30°）、台体组件、电路板组件、基座、外般从硬件与软件两个角度来考虑。相比于硬件方式，罩组成，主要结构组成如图1所示。采用软件补偿的方法具有精度要求容易达到、通用性增加、

7、成本减小的优势。常用的软件补偿方法主要有收稿日期：2014-11-27；修回日期：2015-04-23作者简介：王振兴（1986-）男，工程师，主要研究方向为航天发射技术的光电瞄准104导弹与航天运载技术2015年α2。则，在位置1：αβ1=()+()tKTθ（2）倾角仪旋转过180°在位置2时：αβ2=()tKT-()θ（3）由式（2）、（3）得：β()=(tαα12+)/2（4）由此计算得到了倾角仪的零位。2.2倾角仪温域补偿原理本设计中的倾角仪在进行温域补偿前进