Погрешности акселерометров

Акселерометрам присущи методические и инструментальные погрешности.

Методические погрешности акселерометров можно разделить на две группы:

1) погрешности, возникающие из-за того, что акселерометры измеряют только ускорения от активных сил, тогда как на ускорения, вызванные гравитационными силами, эти приборы не реагируют;

2) погрешности, возникающие из-за несовпадения оси чувствительности с направлением действия измеряемого ускорения.

Для оценки величин методических погрешностей первой группы предположим, что на летательном аппарате выбрана инерциальная система координат Oxyz, начало которой совпадает с центром масс. Совместим с осями этой системы оси чувствительности трех акселерометров (инерциальная система координат на ЛА может быть построена при помощи стабилизированной гироплатформы). На летательный аппарат действует сила веса G и сила Q, равная сумме сил тяги, сопротивления, подъемной силы и др

Спроектировав эти силы на оси инерциальной системы координат, можно написать уравнения движения летательного аппарата:

где М – масса ВС и х, у, z – координаты центра масс. Эти уравнения можно переписать в виде

g_x, g_v, g_z – составляющие гравитационных ускорений.

Акселерометры измеряют ускорения а_х, а_у, а_г, вызываемые активными силами Q_x, Q_y, Q_z.

Для вычисления скоростей и координат местоположения ВС по измеренным ускорениям необходимо от показаний акселерометров отнять составляющие гравитационных ускорений. Следовательно, на величины g_x, g_v, g_z можно смотреть как на методические погрешности акселерометров. Поскольку структура гравитационного поля Земли и планет известна с большой точностью, то по известному местоположению ВС можно определить ускорения g_x, g_y, g_z и внести соответствующие поправки в показания акселерометров. В инерциальных системах навигации и управления учет методических погрешностей акселерометров именно так и выполняется.

При несовпадении оси чувствительности акселерометра с направлением измеряемого ускорения возникают методические погрешности. Так, например, при несовпадении оси чувствительности и направления ускорения в 1° погрешность в измерении величины ускорения составляет 0,02%. Эта погрешность сама по себе мала и не представляет большого интереса. Большее значение имеет угол между указанными направлениями, поскольку он определяет несовпадение приборной и истинной осей системы координат. Кроме того, в инерциальных системах навигации несовпадение осей чувствительности с направлением измеряемых ускорений приводит к появлению перекрестных связей между акселерометрами, в результате чего акселерометр измеряет не только «свое», но и «чужие» ускорения. Это опять вызывает погрешности в измерении ускорений.

Инструментальные погрешности акселерометров определяются:

1) порогом чувствительности (обусловленным трением в подвесах) – минимальным сигналом на входе, при котором появляется сигнал на выходе;

2) нарушением линейной зависимости между входным и выходным сигналами;

3) гистерезисом в характеристиках упругих и других элементах;

4) температурной зависимостью параметров и характеристик акселерометра.

Для уменьшения инструментальных погрешностей применяются меры по уменьшению трения в подвесах, по термостатированию элементов и по улучшению характеристик чувствительности акселерометра. В лучших конструкциях акселерометров для инерциальных систем инструментальные погрешности доведены до 0,002%.