| 0 前言
惯导加速度计作为惯性导航系统和惯性制导系统的关键元件之一, 其性能指标直接决定了惯性导航和惯性制导的精度。惯导加速度计的静态性能指标主要包括: 量程、偏值、标度因数、二阶非线性、三阶非线性等, 作为一只合格的产品, 以上性能指标必须进行检测, 并且能够满足技术指标的要求。
精密离心机是对1g 以上量程加速度计进行全量程性能试验的重要设备。精密离心试验就是以离心机的向心加速度为输入量测量加速度计各项性能参数的试验, 是对加速度计进行的基本试验之一。因此, 对精密离心机的不确定度进行分析是十分必要的。
1 精密离心机工作原理
为了进行1g 以上量程加速度计全量程范围的性能测试, 要求离心机能够提供准确的加速度值。
根据力学原理, 离心机所产生的向心加速度为
a= W2R (1)
式中: a 为离心机所产生的向心加速度,m/s2; W 为离心机的角速度, rad/s; R 为离心机的工作半径, 即离心机回转中心至加速度计质量中心的距离,m。
离心试验中, 由于加速度计的安装误差及动态失准角的变化, 将引入一个重力加速度分量误差
。离心机的动态半径变化也会使离心机的向心加速度偏离其理论值。此外, 还有天体引力、地球自转、测量基座的运动噪声等干扰输入的影响。为了消除上述干扰对离心机试验精度的影响, 需要采取隔振措施把基座的运动噪声幅值限制在允许的范围之内, 并通过离心机的正、反转试验求平均值的办法来消除地球自转的影响。其他误差因素则在式(2) 中加以修正。
当进行加速度计校准时, 作用在加速度计输入轴方向上的加速度表示为
a= W2R co sAco sB+ g sinA+ g sinCsin (Wt) (2)
式中: A为向心加速度与加速度计输入轴在垂直方位的失准角, 即俯仰失准角, rad; B 为向心加速度与加速度计输入轴在水平方位的失准角, 即方位失准角, rad;C为主轴回转铅垂度, rad; g 为本地重力加速度。
2 离心机加速度的不确定度分析
2.1 不确定度来源
由精密离心机的工作原理知, 当进行加速度计校准时, 离心机加速度的不确定度主要来源于①角速度的不确定度; ②工作半径(静态半径和动态半径) 的不确定度; ③俯仰失准角的不确定度; ④方位失准角的不确定度; ⑤主轴回转铅垂度的不确定度。
2.2 合成标准不确定度分析
依据公式(2) , 各分量不确定度的传递系数如下:
c1= @a/@W= 2WR co sAco sB+ g tsinCco s (Wt) t
c2=@a/@R = W2co sAco sB
c3= @a/@A= g co sA- W2R sinAco sB
c4= @a/@B= - |