加速度计标定装置温度调节系统的实验研究

摘要

加速度计基本参数会随着温度的变化而变化，这将使加速度计在使用过程中会产生温漂，从而引入测量误差。为了从测量数据中扣除温度效应的影响，必须通过实验建立加速度计的温度模型。我们可在不同温度下用分度头对加速度计进行测试，从而得到不同温度下的加速度计参数，并进而得到其温度系数。因此必须通过温度调节系统将加速度计标定夹具的温度调节到各个不同的温度，而且尤为重要的是，在每一设定温度下进行测试的时间内，温度必须保持稳定。通常在加速度计标定过程中温度的变化不超过0.02℃可满足大多数的应用需求。
　　 温度调节系统包括机械部分和电路部分。机械部分和电路部分的设计都是围绕提供稳定温度场而展开的。机械部分包括底座、内筒、外筒和保温层等四个重要部分；电路部分包括两路的温度控制电路和两路的温度传感电路两部分。两路的温度控制电路分别控制内筒和外筒的加热过程，两者采用反馈控制方式。两路温度传感电路分别测量内筒里面控温区域的温度和系统外的环境温度。测量环境温度是为了给分析控温区域的控温效果提供参考。
　　 我们用ANSYS软件对控温过程进行数值仿真，进而得到控制量的参考值。在仿真结果的指导下，对温度调节系统进行了温度调节实验研究。实验结果表明：设计的加速度计标定装置温度调节系统能把地基倾斜仪(一种加速度计)工作温度调节到不同的温度，在加速度计标定过程中(约20分钟)温度变化不超过0.02℃。即使将时间延长至1小时，温度变化也不超过0.02℃。为了进一步测试系统的控温效果，我们在加速度计标定过程中利用空调人为地改变系统外环境温度(变化约2℃)，结果发现控温区域的温度变化仍不超过0.02℃。