基于加速度计的数字倾角仪误差建模与分析.pdf

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1、第26卷第8期传感技术学报V01．26No．8CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUAq’ORSAug．20132013年8月ModelingandAnalysisofDigitalAccelerometerInclinometer’SErrorBAIZhuquan，ZHANGXiaoming’，Jun，WANGYu，ZHAOXinlu(1．NorthUniversityofChinaScienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurementLaboratory，Taiyuan030051，China；2．KeyLabora

2、toryofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement(NorthUniversityofChina)，MinistryofEducation，Taiyuan030051，China)Abstract：Intheapplicationofinclinometers，itsaccuracyisinfluencedbythemeasuringerrorofaccelerometer．Toimprovethemeasuringprecisionoftheinclinometer，theerrorofsensorsitselfismodeledanda

3、nalyzed．Accordingtotheprincipleoftheaccelerometerinclinometer，theerrorsourceisthemeasureerrorofsensors．Then，measureerrormathematicmodelsareestablished，andthemodelsareverifiedbysimulationanalysisandexperiments．Themodelsnotonlygivethesmallesterorrangeofmeasuredpitchandroll，butalsoprovidetheoretical

4、referenceforsensorselectionanderoranalysisandcompensation．Ithascertainpracticalvalues．Keywords：inclinometer；erroranalysis；aecelerometer；sensorselectionEEACC：7220；7320Edoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．08．009基于加速度计的数字倾角仪误差建模与分析木白渚铨，张晓明，刘俊，王宇，赵鑫炉(1．中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051；2．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太

5、原030051)摘要：基于加速度计的数字倾角仪在实际应用过程中，其精度在很大程度上受加速度计测量误差的影响。为了提高倾角仪的测量精度，需要对传感器本身引入的误差进行建模和分析，根据加速度计倾角仪的测量原理，得出其误差源为加速度计传感器测量误差。在对传感器的测量误差建立数学模型的基础上，通过仿真分析及实验进行验证。该误差模型不仅给出了倾角仪测量的俯仰角及滚转角的最小误差范围，还可以为传感器选型及后续的误差分析和补偿提供理论参考，具有一定的实用价值关键词：倾角仪；误差分析；加速度计；传感器选型中图分类号：TH73文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)08-1078-05倾角仪

6、是一种精确的角度测量装置，按敏感单元仪误差源的基础上，建立了误差模型，通过MATLAB的不同可分为“单摆式”倾角仪、陀螺式倾角仪和加软件进行仿真，并通过实验验证该误差模型的正确速度计式倾角仪等。“单摆式”倾角仪结构复杂、制性。本文为倾角仪的误差分析、误差补偿和倾角仪造工艺难度大、测量范围小、瞬态响应差、稳定速度中加速度计的选型提供了参考。慢¨。高精度的陀螺倾角仪测量精度很高，但是其1倾角仪基本结构和工作原理测量误差会随时间累计，且价格昂贵。加速度计倾角仪因其全天候、干扰小、精度高等特点脱颖而出[4-6]。本文使用的加速度计倾角仪由加速度计敏感基于加速度计的倾角仪具有较高的测量精度，头、A

7、／D转换装置、微处理器和输出接口组成如图1但是加速度计的测量误差会影响倾角仪的测量精所示度。为了进一步研究加速度计测量误差对倾角仪输—=—XA出的影响，需要对倾角仪进行误差分析。目前，加速轴／微加y处度计倾角仪的误差分析有以下常用的方法，利用曲速Z转换度器线拟合方法对误差进行分析，利用标准差对误差计器进行评估，但是这两种方法都没有说明倾角仪的图1加速度计倾角仪的组成误差源，也没有建立误差模型。本文在分析了倾角项目来源：国家自然科学基