[发明专利]一种加速度计带宽的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加速度计性能参数的测试方法，尤其是涉及一种加速度计带宽的测试方法。

背景技术

加速度计是一种敏感加速度的传感器，可以测量其敏感轴方向的线加速度，被广泛应用于工业控制、载体控制、惯性导航等领域。加速度计的种类繁多，包括气浮式、液浮式、挠性、静电悬浮式等。加速度计的带宽表征了加速度计的工作频带范围，是评价加速度计动态性能的重要指标。

可以将加速度计看作一个单进单出(SISO)的线性时不变(LTI)系统，其在时域上的响应可以表示为：y(t)＝x(t)*h(t)，其中x(t)为系统输入信号，y(t)为系统的输出信号，h(t)为系统的冲激响应。对应于频域上表示为：Y(jω)＝X(jω)·H(jω)，ω为角频率，和频率f的关系为ω＝2πf。X(jω)和Y(jω)分别为输入输出信号的频谱，H(jω)为系统的频率响应，其可以进一步表示为：通常将系统的频率响应表示为极坐标的形式，其中|H(jω)|称为系统的幅频响应。对于加速度计来说，一般|H(jω)|在零频处最大，典型值为1，并随着角频率ω的增大而降低，当|H(jω)|降低至零频处值的倍时对应的频率f就为待测加速度计的带宽。加速度计幅频响应随着频率增加而降低反映于实际应用中为加速度计在一定幅值的加速度信号输入时，随着输入加速度信号频率的升高，加速度计输出信号的衰减。

传统的加速度计带宽测量方法有机械和电模拟法两种，其中机械测量方法在低频振动台上进行加速度计的动态频率响应测试，受到振动台性能的限制，其低频和高频响应差异大，导致测量误差较大。而电模拟法测试无需对加速度计施加外界加速度激励，可以避免低频和高频下的非线性，但需要加速度计接入外界电信号，可能会对加速度计内部造成影响，同时增加了系统的复杂度，不能反映真实的应用环境，且只适用于闭环模式。

发明内容

针对目前加速度计的带宽测试中，原有方法对测试设备的要求严格，或是测试系统复杂，仅适用于闭环模式的加速度计，需要一种实现简单、通用性好的加速度计带宽测试的新方法的现状，本发明的目的在于提供一种加速度计带宽的测试方法，以实现加速度计的带宽测试。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)将转动平台固定安装在角振动台的转轴上随转轴转动，加速度计固定在转动平台上，由角振动台带动转动平台旋转从而使加速度计与转动平台保持同步转动；

2)确定测试频率范围，测试频率范围大于被测加速度计的估计带宽，在测试频率范围中选取测试频率点；

3)控制角振动台以测试频率为f_i、幅度为Ω_i的正弦角速率Ω_isin(2πf_it)进行旋转，其中i为测试频率点的序数，角振动台转轴带动转动平台以相同的正弦角速率进行转动，此时加速度计敏感轴方向获得的加速度为2πf_iΩ_ircos(2πf_it)；

4)在单个测试频率点下，采集加速度计的输出信号获得加速度计输出信号的幅值ao_i，其中为加速度计在频率f_i下的相频响应；

再根据公式计算获得测试频率f_i下加速度计的幅频响应H(f_i)，其中r为加速度计与转动平台转动中心之间的距离；

5)重复步骤3)～4)，对所有测试频率点进行扫频测试，获得加速度计在所有测试频率f₁,f₂,...f_N下对应的幅频响应H(f₁),H(f₂),...H(f_N)，得到加速度计的幅频响应曲线，从而获得加速度计的带宽。

所述的加速度计的敏感轴水平并且垂直于加速度计和转动平台转动中心的连线。

本发明的有益效果为：

本发明提出了采用角振动台输入正弦角速率，通过角速率和线速度的转换关系，结合加速度计的安装方式，为加速度计提供测试所需的余弦加速度，从而实现加速度计带宽测试的方法。该方法将余弦加速度的产生转换为正弦角速率的产生，降低了对测试设备的要求和测试系统的复杂度，不对加速度计的内部造成影响，测试过程接近系统的真实应用情况，提高了测试结果的可靠性，适用于任意种类的加速度计，实现了对加速度计带宽的测试。

附图说明

图1是本发明方法采用的测试系统原理框图。

图2是测试中加速度计在转动平台上的安装方式。