基于模糊理论的加速度计标度因数稳定性分析

　　石英挠性加速度计是惯性导航系统中不可或缺的关键惯性器件，用来测量载体的线加速度，通过对线加速度进行两次积分获得载体的运动轨迹( 载体的速度和距离) . 加速度计在贮存过程中不可避免地受到环境应力作用( 如温度、振动的时间累积应力作用) ，使得生产、加工过程中存在的残余应力及装配应力逐步释放，这些释放使得石英挠性加速度计输入和输出传递函数中本应为常值的零偏和标度因数随时间而发生漂移，导致石英挠性加速度计的实际测量值并不等于理想输出，严重影响了惯性导航系统的导航精度.

　　零偏和标度因数随时间漂移的特性用稳定性来描述，且国内外很多文献对加速度计稳定性影响机理进行了大量分析，给出了稳定性水平评估方法. 文献[1]通过分析加速度计理想输出曲线和实际曲线误差，综合归纳了加速度计的稳定误差类型; 文献[2]从结构设计、残余应力等方面探索了引起加速度计参数漂移的原因; GJB1037A-2004[3]从统计分析角度给出了工程上通用的石英挠性加速度计稳定性水平计算公式及其试验测量方法. 但对于加速度计稳定化处理试验中零偏和标度因数需满足的稳定条件，即零偏和标度因数从不稳定到稳定的判定方法，目前尚缺乏有效研究.标度因数稳定性因其影响机理简单、规律易分析，可作为加速度计稳定性分析的切入点. 本文基于模糊理论思想，通过对影响加速度计标度因数稳定性因素进行不确定分析，采用三角模糊数对其中的磁钢磁感应强度和石英摆片热膨胀系数稳定性影响因素进行了模糊化分析，且给出了其三角模糊数区间，根据分析结果应用 ANSYS 有限元软件对模糊参数进行了加速度计磁-结构耦合分析，给出了加速度计标度因数稳定性变化范围，从而为加速度计加速稳定试验截止条件的制定提供了依据. 本文的研究方法和结论对进一步探索加速度计标度因数加速稳定的机理和提高长期贮存条件下加速度计标度因数的长期稳定精度水平具有重要意义.

　　1 漂移影响因素模糊分析

    标度因数的稳定性会直接影响到加速度计的测量精度，生产过程中尽量采用性能稳定的材料和采取误差补偿措施，但仍然不能保证加速度计的高精度要求，其主要原因是加速度计在装配、贮存过程中存在很多不确定性因素，如装配应力的不均匀会导致材料属性发生不确定变化，贮存温度的微小波动也会导致许多与热有关的材料参数发生不确定性变化. 通过设计适当的产品层次稳定化处理试验可以将这种不确定性变化缩小到允许的范围之内，但现有工艺条件下无法监测上述不确定性变化的时序信息，从而无法确定稳定化处理试验的条件( 如试验截止时间等) .