窄脉冲冲击加速度计校准装置与动态模型参数辨识方法研究

摘要

加速度计的动态特性对整个加速度应用系统的测量精度有着重要的影响。为了获得加速度计动态特性的准确描述，需要对加速度计进行动态校准，利用较宽频率范围的激励信号，通过数据采集系统，获得加速度计的动态响应，根据校准数据建立动态模型是描述加速度计动态特性的重要方式。现有的加速度计动态校准，主要是通过单频振动或者脉冲冲击来对加速度计进行动态校准，能满足现有工程等领域校准需求。但随着加速度计性能不断提高以及被测信号幅值越来越高脉宽也越来越窄，现有冲击激励装置存在着难以产生重复性好、脉宽足够窄的激励信号的问题，同时在单频振动校准的加速度计模型参数辨识方法中未考虑输入信号误差。因此研究窄脉冲冲击加速度计校准装置与动态模型参数辨识具有重要的意义和价值。
　　本文在分析窄脉冲冲击加速度计校准理论的基础上，给出一种窄脉冲冲击加速度计校准装置构建方法，结合激光干涉仪构建了窄脉冲冲击加速度计校准装置，给出了窄脉冲发生器构造及相关信号处理过程。结合装置校准数据，对加速度计二阶模型进行参数辨识，并将辨识结果与所选加速度计振动校准数据进行对比;对校准装置的不确定度分量进行了分析，得到了所设计校准装置的不确定度。针对绝对法振动校准，分析了基于加权最小二乘的加速度计动态模型参数辨识方法，结合Monte Carlo法确定了加速度计频域特性不确定度曲线;提出了一种基于加权总体最小二乘算法的加速度计动态模型参数辨识方法，并结合实际振动校准数据，实现了基于加权总体最小二乘算法的加速度计动态模型参数辨识。
　　实验研究表明，本文所设计的窄脉冲冲击加速度计校准装置能产生重复性较好窄脉冲激励信号，其脉宽满足现有加速度计动态校准要求的窄脉冲激励信号，能够应用于加速度计冲击校准;所给出的加速度计动态特性不确定度参考曲线，能够为加速度计动态校准提供对比参考;利用基于加权总体最小二乘算法建立的加速度计二阶动态模型，能准确的描述加速度计动态特性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 加速度计动态校准研究现状

1．2．1 加速度计动态校准

1．2．2 加速度计动态模型参数辨识

1．3 课题的研究意义和主要研究内容

1．3．1 课题的研究意义

1．3．2 课题的主要研究内容

第二章 基于窄脉冲冲击激励加速度计校准装置

2．1 引言

2．2 加速度计窄脉冲冲击校准理论

2．3 窄脉冲冲击加速度计校准装置

2．3．1 窄脉冲冲击校准装置构建方法

2．3．2 窄脉冲波形发生器

2．3．3 激光干涉仪及系统信号处理单元

2．3．4 校准试验

2．4 小结

第三章 窄脉冲校准装置实验及其不确定度评估

3．1 引言

3．2 窄脉冲校准装置实验

3．2．1 基于加速度计参数辨识的系统实验分析

3．2．2 基于功率谱分析的装置实验

3．3 校准装置不确定度评估

3．3．1 不确定度分析数学模型

3．3．2 不确定度分量组成

3．4 小结

第四章 基于绝对法振动校准加速度计动态模型参数辨识

4．1 引言

4．2 加速度计绝对法振动校准

4．3 振动校准加速度计动态模型参数辨识方法

4．3．1 基于加权最小二乘算法的模型参数辨识

4．3．2 基于加权最小二乘算法的加速度计动态模型参数辨识实验

4．4 基于加权总体最小二乘法的加速度计动态模型参数辨识

4．4．1 加权总体最小二乘算法

4．4．2 基于加权总体最小二乘算法的模型参数辨识

4．4．3 加速度计动态模型参数辨识实验

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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