3 測(cè)試結(jié)果
完成硬件平臺(tái)搭建和軟件程序設(shè)計(jì)后，室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，通過改變溫度，分析角度的漂移；在小型旋轉(zhuǎn)平面上進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，分析線性加速度的變化，針對(duì)過大的漂移率現(xiàn)象，進(jìn)行自校準(zhǔn)，再測(cè)量。
靜態(tài)測(cè)試，在室溫下，由液晶屏顯示輸出溫度為
+21.36 ℃，輸出角度有不超過0.02°/s的漂移率。當(dāng)把陀螺儀溫度提高到50 ℃時(shí)，顯示溫度為+50.07 ℃，陀螺角度出現(xiàn)單向漂移現(xiàn)象，輸出角度大約為0.72°/min漂移率。經(jīng)過軟件自校準(zhǔn)后，角度漂移較穩(wěn)定變化，單漂移現(xiàn)象消除。
動(dòng)態(tài)測(cè)試，對(duì)三軸加速度計(jì)的測(cè)試采用重力場(chǎng)1 gn試驗(yàn)方法[8]，安裝方法如圖5所示，將加速度計(jì)通過卡具安裝在位置轉(zhuǎn)臺(tái)上，使加速度計(jì)的輸入軸在鉛垂平面內(nèi)相對(duì)重力加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

使位置轉(zhuǎn)臺(tái)在360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由圖5可知，敏感軸上的加速度分量為[9]：
a=gn·sinθ (1)
式中a為敏感軸上的加速度；θ為加速度計(jì)敏感軸與水平方向間的夾角。由式(1)可知，當(dāng)位置轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，加速度計(jì)敏感軸上的重力加速度分量呈正弦關(guān)系變化，加速度計(jì)的輸出也呈正弦關(guān)系變化。在知道敏感軸與水平方向的夾角后，就可以計(jì)算出加速度計(jì)所感應(yīng)到的加速度大小[8]。
測(cè)試采取十二位置測(cè)試方法，即每間隔30°測(cè)量一次，首先需要確定機(jī)械零點(diǎn)，即試驗(yàn)前要確保初始狀態(tài)的敏感軸與水平方向間夾角為0°，確定機(jī)械零位一般采用四點(diǎn)法[9]，測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭n（如長(zhǎng)春重力加速度為9.801 m/s2）,由公式(1)可以計(jì)算出十二位置點(diǎn)的重力加速度分量值，選取部分測(cè)試點(diǎn)與本系統(tǒng)顯示的加速度值對(duì)比，分析絕對(duì)誤差如表1所示。

由表1知，在常溫下測(cè)量的ADIS16355加速度計(jì) 系統(tǒng)顯示的值與理論值絕對(duì)誤差在轉(zhuǎn)臺(tái)限定的誤差范圍之內(nèi)，并且滿足ADIS16355線性加速度精度誤差為2.522 mg/LSB(約為0.024 7 m/s2)的要求，加上溫度補(bǔ)償可以進(jìn)一步提高測(cè)量精度。
本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要存在以下誤差：一方面是由陀螺儀自身出廠工藝缺陷、結(jié)構(gòu)、工作模式等形成的各種漂移；另一方面是由重力場(chǎng)、磁場(chǎng)、檢測(cè)電路干擾、系統(tǒng)安裝不平衡引起的陀螺輸出偏差。對(duì)于以上誤差中確定性誤差可以采用標(biāo)定測(cè)試、自檢校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償來減小，對(duì)于不確定性誤差采用統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)變化規(guī)律和有效系統(tǒng)辨識(shí)方法來處理。
ADIS16355 iSensor是一款完整的三軸陀螺儀與三軸加速計(jì)慣性檢測(cè)系統(tǒng)。本文以AT89S52單片機(jī)為核心控制器件，只需要很少的外圍電路，采用KeilC51軟件編寫程序，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)并經(jīng)LCD顯示，通過靜態(tài)溫度和角度測(cè)試及重力加速度試驗(yàn)測(cè)試表明，該系統(tǒng)具有較高的精度和實(shí)時(shí)性。最后對(duì)系統(tǒng)存在的誤差進(jìn)行分析。本文設(shè)計(jì)的MEMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有精度高、成本低、操作簡(jiǎn)單、使用方便，在陀螺儀的實(shí)際應(yīng)用中存在較大的市場(chǎng)價(jià)值。
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