[发明专利]用于校准传感器的方法及系统

说明书

技术领域

[0001]本发明总体上涉及传感器，尤其涉及用于校准三轴加速度计的方法及系统。

背景技术

[0002]已知的用于校准三轴加速度计(同轴三柱器(triax))的校准技术通常是对单个应力传感器的全刻度和偏置输出变化进行补偿，然后用数学方法调整应力传感器元件，使其被定向成彼此正交并按照笛卡尔坐标系排列。然后旋转变换使该同轴三柱器以已知的实验室坐标系统对准。也就是，对同轴三柱器的坐标系统进行旋转以匹配由校准装置限定的实验室参考系。该实验室参考系可以与具有基准标记的工具面或公共参考表面上的参考系相关联。

[0003]三轴加速度计组装通常是冗长的过程。并且，由于相对低的销售量，因此，在自动三轴组装过程上几乎没有投资。此外，三轴加速度计的一些部件耐用，例如框架，但是其他部件如应力传感器元件可能易碎和/或昂贵。另外，将应力传感器元件的一端耦合到三轴加速度计底盘，以及将该应力传感器元件的另一端耦合到悬浮的质量块(proof mass)，使得应力传感器元件被定向成彼此正交可能是困难的。并且，彼此正交地定向应力传感器元件的过程通常是主观性的，并且因此，可能在应力传感器元件之间产生小的未对准。这种未对准会对三轴加速度计的校准产生不利影响，这降低了其测量精确度。

发明内容

[0004]在一方面中，提供一种用于校准传感器的方法。该方法包括：提供限定第一坐标系统的固定件，提供底盘，并对多个传感器元件定向以构成未对准的坐标系统，其中该未对准的坐标系统轴被定向成彼此之间呈非直角。该方法还包括将被校准的传感器耦合到该固定件，并用数学方法补偿该未对准的坐标系统以与第一坐标系统对应。

[0005]在另一方面中，提供一种校准系统，该系统包括限定第一坐标系统的固定件、底盘、耦合到该固定件的传感器，以及多个传感器元件，该多个传感器元件被定向以构成未对准的坐标系统，该未对准的坐标系统轴被定向成彼此之间呈非直角，其中传感器输出被用数学方法补偿，使得该未对准的坐标系统与第一坐标系统对应。

[0006]在另一方面中，提供一种校准系统控制器，该校准系统控制器包括用于优化传感器的校准参数以对传感器的未对准的坐标系统进行补偿的处理器，从而通过确定分解的力向量F→i=A({IS→}V→i+b→),]]>使该未对准的坐标系统与第一坐标系统对准，其中是分解的力向量，A是对准矩阵，是刻度向量，是电压向量，是偏压向量，I是单位矩阵。

附图说明

[0007]图1是由单一三个一组的应力传感器元件支撑的示例性质量块的透视图；

[0008]图2是包括被彼此正交地定向的三轴传感器的未对准的轴的示例性三维三轴坐标系统；

[0009]图3是包括被彼此不正交地定向的三轴传感器的未对准的轴的三维三轴坐标系统；

[0010]图4是示出Y^*轴不正交于X^*轴的示意图；

[0011]图5是由两组三个一组的应力传感器元件支撑的示例性质量块的透视图；以及

[0012]图6是示出三轴传感器的X轴相对于校准固定件的Y平面的取向的示意图。

具体实施方式