6误差分析与标定
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化学酸碱滴定中的误差分析滴定误差的来源与减小方法化学酸碱滴定是一种常用的分析方法,用于测定溶液中的酸碱浓度。
然而,在进行酸碱滴定时,难免会存在一定的误差。
本文将对酸碱滴定误差的来源进行分析,并提出一些减小误差的方法。
一、源头误差1. 试剂误差:试剂的纯度和浓度不准确。
此问题可以通过使用纯准试剂、进行标定和校准来解决。
2. 称量误差:试剂的称量误差引入了误差。
使用精确称量仪器、准确操作可以减小此类误差。
3. 容量瓶误差:容量瓶的刻度误差会导致溶液配制浓度不准确。
使用准确的容量瓶,并进行校准可以减小此类误差。
二、操作误差1. 滴定剂的滴液误差:滴液速度过快或过慢都会引入误差。
应保持稳定的滴液速度,可以通过使用滴定管控制滴液速度。
2. 指示剂的使用误差:指示剂添加过多或过少会引入误差。
正确使用指示剂,并进行标准化可以减小此类误差。
3. 指示剂的颜色判断误差:人眼对颜色的判断存在主观性差异,会引入误差。
使用比较法、仪器分析等方法可以减小此类误差。
三、环境误差1. 温度误差:溶液温度变化会引起滴定终点的变化。
应控制温度恒定,并进行温度校正以减小此类误差。
2. 大气压误差:大气压的变化会影响滴定结果。
应进行大气压校正以减小此类误差。
3. 光线影响:强光照射会引起指示剂颜色变浅或深。
应避免强光直射,并在相同光线条件下进行比较以减小此类误差。
四、数据处理误差1. 阅读误差:读取容量瓶刻度、标定点等数据时存在阅读误差。
应使用放大镜进行读取,并进行多次读取汇总取平均值以减小此类误差。
2. 计算误差:计算结果时可能存在计算错误。
应仔细核对计算步骤和单位转换,避免计算错误。
综上所述,化学酸碱滴定中的误差来源主要包括源头误差、操作误差、环境误差和数据处理误差。
为减小误差,我们应采取一系列措施,包括使用准确的试剂和仪器、精确称量和配制溶液、合理控制滴液速度、准确使用指示剂和校准指示剂、控制环境条件、进行数据处理等。
通过这些方法,可以有效降低酸碱滴定中的误差,提高分析结果的准确性和可靠性。
滴定分析中滴定终点误差问题分析摘要:滴定分析是化学分析中最常见的一种定量分析方法,它既是检验化学特性的一种重要手段,又是测定化学成分的一种重要手段。
由于滴定法是一种高质量、高水平的滴定法,它可以为化学试验和原材料生产提供可靠的数据分析,提高生产效率,提高试验精度,提高滴定终点的精度,提高滴定分析的精度。
文章介绍了滴定法的基本内涵,介绍了滴定法的重要意义,并对滴定法中存在的误差进行了分析,以期对其进行化学特性的分析和评价。
关键词:滴定分析;滴定终点;问题分析引言:滴定法是化学试验中非常重要的一项检测技术,尽管不能直接用于生产,但是对提高产品质量和优化生产过程起到了积极的作用。
与国外先进国家比较,我国的滴定法技术发展相对滞后,这直接造成了其总体质量低下、滴定终点偏差较大,严重影响了其检测的质量。
一、滴定法的概念与功能滴定分析法是根据滴定指标的颜色变化来判定滴定终点,再根据测定液的用量来确定最后的测定值,其主要有两种:手工滴定和点位滴定。
根据滴定目的和计算公式,将滴定分析分为四大类:酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定。
在化学分析中,化学滴定法的结果不仅会直接影响到有关数据的准确性,还会对建筑工程质量产生重要的影响。
从当前情况来看,国内的滴定分析技术虽然有了很大的进展,但由于自身存在的问题,限制了其发展。
在这样的环境下,为了保证工程质量,必须要保证滴定的准确度。
具体地说,可以通过滴定法产生一份完整的数据分析报告,以此作为相关的生产操作指南;其次,通过对运行状况的监测和反馈,可以使原材料生产过程中出现的问题得到及时的反映。
二、滴定法中的终点误差分析1.滴定点的判定标准不清目前,国内有关部门和企业已形成了比较完备的检测系统,但是缺乏专门的滴定检验部门,往往是由科研人员兼|职,这就造成了很多问题,比如滴定终点的误差。
另外,在滴定终点的测定中,往往以颜色的改变为基础,缺乏一个统一的判断标准,使得滴定终点的确定往往会出现较大的偏差。
中学生数理化 高一版 私心胜者,可以灭公。
———林 逋■江苏 王清华一、实验仪器配制一定物质的量浓度溶液中所用到的仪器有电子天平、量筒、滴定管(或移液管)、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等(如图1所示).图11.电子天平.配制一定物质的量浓度溶液中一般不用托盘天平,因为它的精度不够.目前通常用精度较高的电子天平,操作起来也非常方便.2.量筒.本实验中的量筒主要是用于溶质溶解(或稀释)时量取适量蒸馏水.量取少量液体溶质时,一般用滴定管(或移液管).量程小的量筒由于精度要高一些,在溶液浓度的精度要求不高时,亦可用来量取液体溶质.3.滴定管.滴定管是用来准确量取一定体积溶液的玻璃仪器,它比量筒的精度高.分酸式滴定管和碱式滴定管两种,酸式滴定管用来量取酸性、氧化性溶液,碱式滴定管用来量取碱性、非氧化性溶液.4.容量瓶.(1)容量瓶为细颈磨口梨形平底玻璃瓶,带有与磨口吻合的玻璃塞,使用前要进行检漏,漏液的容量瓶不能使用.检漏的方法是往容量瓶中加入一定量的水,塞好瓶塞,用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立过来,3412008年第7—8期 中学生数理化 高一版 观察瓶塞周围是否漏水,若不漏水,将瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧,仍把瓶倒立过来,再检查是否漏水,经检查不漏水的容量瓶才能使用.(2)在配制一定物质的量浓度的溶液时,不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解,而要在烧杯中溶解,待烧杯中溶液的温度恢复到室温时,才能将溶液转移到容量瓶中.这是因为容量瓶的容积是在20℃时标定的,而绝大多数物质溶解时都会伴随有放热(或吸热)现象的发生,引起温度的升(或降),从而影响到溶液的体积,使所配制的溶液的物质的量浓度不准确.(3)容量瓶的规格是有限的,常用的有1000mL、500mL、250mL、100mL等,所以,不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液,只能配制体积与容量瓶容积相匹配的一定物质的量浓度的溶液.(4)容量瓶不可用来长期存放溶液,也不能对其加热.二、配制步骤1.计算:固体溶质计算质量,液体溶质计算体积.2.称量:固体用电子天平称量,液体用滴定管(或移液管)移取.3.溶解:将溶质放入烧杯中用蒸馏水溶解(或稀释).4.移液:把烧杯中的溶液引流入容量瓶.5.洗涤:洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,洗涤液一并转移入容量瓶,振荡摇匀.6.定容:向容量瓶中注入蒸馏水至距离刻度线1cm~2cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液凹液面与刻度线正好相切.7.盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀.8.装瓶、贴签. 当你的希望一个个落空,你也要坚定,要沉着!———朗费罗三、注意事项1.配制一定物质的量浓度的溶液是将一定质量(或体积)的溶质按所配溶液的体积在选定的容量瓶中定容,因而不需要计算水的用量.2.配制一定体积的溶液时,容量瓶的规格必须与要配制的溶液的体积相同.3.不能把溶质直接放入容量瓶中溶解(或稀释).4.用量筒量取液体溶剂时,洗量筒的液体不能再倒入烧杯中.5.读数时,视线应与溶液的凹液面处恰好相平.6.若用浓硫酸配制稀硫酸,一定要注意将浓硫酸慢慢用玻璃棒引流到水中,切不可相反操作!7.定容后的容量瓶在反复颠倒、振荡后,会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况,这时不能再向容量瓶中加入蒸馏水.这是因为容量瓶是属于“容纳式”的玻璃仪器(指注入容器的液体的体积等于容器所标注的容积),用胶头滴管定容到溶液的凹液面与容量瓶的刻度线相切时,441 2008年第7—8期中学生数理化 高一版 液体的体积恰好为容量瓶的标定容积,将容量瓶反复颠倒、振荡后,出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况,主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失,但不影响瓶内溶液的物质的量浓度.8.如果加水定容时超过了刻度线,不能将超出部分再吸走,必须重新配制.四、误差分析误差分析原理:c =n V.1.n 不变时,操作使V 偏大,则c 偏低;反之,偏高.使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因有如下几点.图2(1)用量筒量取液体溶质时仰视读数(如图2所示).量筒上的“0”刻度在最下面(不标出),刻度数由下往上逐渐增大.若要用量筒来量取10.0mL 液体溶质,视线的第一观测点应是刻度10.0mL 处,第二观测点是凹液面的最低点,当液面最低点与视线相切时,实际量取的液体已是10.2mL ,所取液体溶质的体积偏大,溶质的物质的量增大,使所配溶液的物质的量浓度 图3偏高.(2)定容时,俯视容量瓶刻度线(如图3所示).定容时,视线的第一观测点应是刻度线,第二观测点是凹液面的最低点,俯视时,加水量不足,使所配溶液的物质的量浓度偏高.(3)把量筒中残留的液体溶质用蒸馏水洗出倒入烧杯中.从量筒中倒出的液体体积与量筒上的读数相同,这种度量仪器在制造时已考虑到残留的液体,如果将残留的液体用蒸馏水洗出又倒入烧杯中,使所量液体溶质的体积偏大,则加入蒸馏水的体积就会少一些,使所配溶液的物质的量浓度偏高. 辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。
仪器误差的产生、计算、标定的方法测量所能达到的精度是选择仪器的重要指标,本文详细的讲述了几种不同情况下,误差的产生、计算、标定的方法。
希望对您选择合适的测量器具会有一定的帮助。
一、测量误差的定义测量误差为测量结果减去被测量的真值的差,简称误差。
因为真值(也称理论值)无法准确得到,实际上用的都是约定真值,约定真值需以测量不确定度来表征其所处的范围,因此测量误差实际上无法准确得到。
测量不确定度:表明合理赋予被测量之值的分散性,它与人们对被测量的认识程度有关,是通过分析和评定得到的一个区间。
测量误差:是表明测量结果偏离真值的差值,它客观存在但人们无法确定得到。
例如:测量结果可能非常接近真值(即误差很小),但由于认识不足,人们赋予的值却落在一个较大区域内(即测量不确定度较大);也可能实际上测量误差较大,但由于分析估计不足,使给出的不确定度偏小。
因此在评定测量不确定度时应充分考虑各种影响因素,并对不确定度的评定进行必要的验证。
二、误差的产生误差分为随机误差与系统误差误差可表示为:误差=测量结果-真值=随机误差+系统误差因此任意一个误差均可分解为系统误差和随机误差的代数和系统误差:由于测量工具(或测量仪器)本身固有误差、测量原理或测量方法本身理论的缺陷、实验操作及实验人员本身心理生理条件的制约而带来的测量误差称为系统误差.系统误差的特点是在相同测量条件下、重复测量所得测量结果总是偏大或偏小,且误差数值一定或按一定规律变化.减小系统误差的方法通常可以改变测量工具或测量方法,还可以对测量结果考虑修正值.随机误差:随机误差又叫偶然误差,即使在完全消除系统误差这种理想情况下,多次重复测量同一测量对象,仍会由于各种偶然的、无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差,称为随机误差.随机误差的特点是对同一测量对象多次重复测量,所得测量结果的误差呈现无规则涨落,既可能为正(测量结果偏大),也可能为负(测量结果偏小),且误差绝对值起伏无规则.但误差的分布服从统计规律,表现出以下三个特点:单峰性,即误差小的多于误差大的;对称性,即正误差与负误差概率相等;有界性,即误差很大的概率几乎为零.从随机误差分布规律可知,增加测量次数,并按统计理论对测量结果进行处理可以减小随机误差.三、精密度、精确度与准确度用同一测量工具与方法在同一条件下多次测量,如果测量值随机误差小,即每次测量结果涨落小,说明测量重复性好,称为测量精密度好也称稳定度好,因此,测量偶然误差的大小反映了测量的精密度.根据误差理论可知,当测量次数无限增多的情况下,可以使随机误差趋于零,而获得的测量结果与真值偏离程度——测量准确度,将从根本上取决于系统误差的大小,因而系统误差大小反映了测量可能达到的准确程度.精确度是测量的准确度与精密度的总称,在实际测量中,影响精确度的可能主要是系统误差,也可能主要是随机误差,当然也可能两者对测量精确度影响都不可忽略.在某些测量仪器中,常用精度这一概念,实际上包括了系统误差与随机误差两个方面,例如常用的仪表就常以精度划分仪表等级.仪表精确度简称精度,又称准确度。
2023-10-29CATALOGUE 目录•引言•串联机器人误差建模•精度标定方法研究•实验与分析•结论与展望01引言串联机器人作为自动化生产中的重要组成部分,其精度和稳定性对生产过程具有重要影响。
目前,串联机器人在实际应用中存在不同程度的误差问题,这使得研究误差建模和精度标定方法具有重要意义。
研究背景与意义当前,针对串联机器人的误差建模和精度标定方法研究已取得一定成果。
然而,现有方法在精度、稳定性、实用性等方面仍存在不足,难以满足实际生产中对串联机器人精度的需求。
研究现状与问题研究内容与方法最后,对实验结果进行分析和讨论,提出改进措施以提高串联机器人的精度和稳定性。
然后,设计实验验证误差模型的准确性和精度标定方法的可行性。
其次,建立串联机器人的误差模型,包括几何误差模型和运动学误差模型。
本研究旨在开发一种高效、准确的串联机器人误差建模与精度标定方法。
首先,对串联机器人的结构和工作原理进行详细分析,为误差建模提供基础。
02串联机器人误差建模串联机器人误差来源分析由于制造过程中各种因素的影响,如材料、工艺、设备等,导致机器人各部件存在制造误差。
制造误差装配误差运动学误差环境因素机器人在组装过程中,由于零件之间的配合关系不准确,产生装配误差。
由于机器人运动学参数的不准确,如关节角度、关节偏移等,导致的运动学误差。
如温度、湿度、气压等环境因素的变化,对机器人的精度产生影响。
03误差传递矩阵通过建立误差传递矩阵,可以描述机器人各部件误差对末端执行器误差的影响程度。
基于多体系统理论的误差建模01多体系统理论多体系统理论是研究多个刚体或柔性体相互运动的力学理论,可用于串联机器人的误差建模。
02基于多体系统理论的误差建模方法利用多体系统理论建立机器人的误差模型,考虑了各部件之间的相互运动关系,能够更准确地描述机器人的误差行为。
通过实验验证误差模型的准确性和精度,对比分析实际运动轨迹与理论运动轨迹的差异。
实验验证参数优化自适应算法根据实验结果对误差模型进行参数优化,提高模型的预测精度和鲁棒性。
光刻机中曝光参数的误差分析与校正【正文】光刻机是现代集成电路制造中不可或缺的关键设备,而光刻机中的曝光参数则对芯片的精度和性能产生重要影响。
然而,在实际操作过程中,由于各种因素的干扰,曝光参数可能存在误差,对芯片质量和生产效率都会带来一定的影响。
因此,对光刻机中曝光参数的误差进行分析与校正,对于提高芯片生产的稳定性和一致性具有重要意义。
一、曝光参数误差的源头与影响因素曝光参数误差的源头主要有两个方面,一是设备本身的特性,二是操作人员对设备的操作误差。
设备本身特性主要包括光源能量的稳定性、光干涉等因素的干扰以及光刻机部分部件磨损引起的光源位置偏移等。
而操作误差主要包括对曝光时间、光源波长、NA、光斑大小等参数的设置不准确。
这些误差可能会对芯片的图案精度、光刻胶曝光均匀性以及曝光剂的利用效率产生影响。
图案精度的误差会导致器件性能的不稳定性,光刻胶曝光均匀性的误差会导致芯片在不同区域的性能差异,曝光剂利用效率的误差会导致芯片生产成本的增加。
二、曝光参数误差的分析方法为了准确分析光刻机中曝光参数的误差,可以采用以下方法:1. 数据采集:使用传感器等设备对光刻机中各个曝光参数进行实时采集,包括光源能量、波长、NA、光斑大小等。
2. 数据处理:将采集到的数据进行统计与分析,计算出曝光参数的平均误差、标准差等指标,以评估曝光参数的准确性与稳定性。
3. 对比分析:将采集到的数据与设备厂家提供的参数进行对比,找出偏差较大的参数并进行重点分析。
4. 故障诊断:通过对曝光参数分析结果的比对,找出与芯片质量问题相关的参数,并结合设备维护记录和历史数据进行故障诊断,进一步确定误差的来源和具体原因。
5. 参数校正:针对诊断出的误差源头,采取相应的校正措施,比如调整光源位置、更换光源、优化操作流程等,以减小曝光参数误差。
三、曝光参数误差的校正方法对于光刻机中曝光参数的误差,有以下常用的校正方法:1. 准确标定:通过高精度的标准器件对曝光参数进行准确标定,包括光源能量的标定、光斑大小的标定等。
标定的原理标定是指确定传感器或测量系统的测量误差,并对其进行校正,以提高测量精度和可靠性。
传感器或测量系统的测量误差来源于制造工艺、环境条件、电路噪声、传感器内部元件参数偏差等多方面因素。
1. 标准参考值的确定标定的目的是确定待测量和标准参考值之间的误差,并对其进行校正。
首先需要确定标准参考值。
有些时候,标准参考值可以通过其它传感器或方法测量得到;而有些时候,则需要通过实验室或专业机构进行复杂的物理测量,如精密天平、光谱分析仪等。
2. 建立数学模型在标定过程中,需要建立传感器输出值与标准参考值之间的数学模型。
对于简单线性传感器,该模型往往可以用一元一次函数来描述;而对于复杂非线性传感器,则需要建立更为复杂的数学模型。
3. 确定标定点标定点是指通过实验获得的传感器输出值和对应的标准参考值。
通过选择不同的标定点可以对传感器输出值和标准参考值之间的数学模型进行校正和优化。
4. 进行标定实验标定实验是通过现场或实验室环境下的物理实验来确定传感器输出值和标准参考值之间的误差。
在标定实验中,需要考虑温度、湿度、电压等环境因素对传感器输出值的影响,并对其进行补偿。
5. 数据分析和处理在标定实验中获得的数据需要进行分析和处理,以确定传感器输出值和标准参考值之间的误差和误差分布规律。
常用的数据分析方法包括线性回归、方差分析、最小二乘法等。
6. 标定结果的评价和应用标定结果的评价和应用涉及到标定误差、标定不确定度和可重复性等指标。
在实际应用中,还需要考虑标定数据的可靠性和稳定性,并对其进行跟踪监测。
标定是传感器和测量系统保证测量精度和可靠性的关键过程,它需要综合运用物理实验、数学建模、数据分析和标定结果的评价等多方面技术。
标定技术是一种非常重要的技术手段,它的应用广泛涉及到机械制造、医疗、环境监测、军事、航空航天等多个领域。
通过标定技术,可以对测量系统的信号量进行定量化描述,以实现数据精度的控制和提升。
传感器的精确测量结果对很多领域都有着非常重要的应用价值,例如在机械制造中,精确测量是关键质量指标;在医疗中,对生命体征的数据准确掌握是医疗功效的关键;在环境监测中,传感器需要精确的测量污染物浓度,以保证环境质量的合理监测和控制。
电容传感器数据采集误差分析与校正一、引言电容传感器是一种常见的用于测量物体接近程度或者检测物体形状的传感器。
在实际应用中,由于各种因素的影响,电容传感器的数据采集往往存在误差。
因此,对电容传感器数据采集误差进行分析与校正是十分重要的。
二、电容传感器的基本原理电容传感器是利用物体与传感器之间的电容变化来推测物体距离或形状的。
当物体接近或触摸传感器时,电容会发生改变,这一变化可以被传感器测量并转换为相应的电信号。
三、电容传感器数据采集误差的来源1. 环境因素:温度、湿度等环境因素会对电容传感器的性能产生影响,导致数据采集误差增大。
2. 电磁干扰:来自电源或其他电子设备的电磁干扰也会导致电容传感器的数据采集误差。
3. 电容传感器自身特性:如灵敏度不一致、频率响应不平坦等都可能导致数据采集误差。
四、电容传感器数据采集误差分析1. 环境因素对误差的影响分析:在特定的环境下,通过实验测量不同温度、湿度条件下电容传感器的数据,分析环境因素对误差的贡献程度。
2. 电磁干扰对误差的影响分析:通过在不同电磁干扰环境下的实验,测量电容传感器的数据,分析电磁干扰对电容传感器数据采集的影响。
3. 电容传感器自身特性对误差的影响分析:通过对不同型号、不同规格的电容传感器进行测试,分析其特性和误差之间的关系。
五、电容传感器数据采集误差的校正方法1. 环境因素校正方法:通过在实际应用环境中监测环境因素并记录其变化,建立环境因素与误差之间的关系模型,进而根据环境因素对误差进行补偿。
2. 电磁干扰校正方法:采用屏蔽措施或者滤波电路来减小电磁干扰对电容传感器的影响。
3. 电容传感器自身特性校正方法:通过对电容传感器的灵敏度、频率响应等特性进行标定和校正,减小误差。
六、总结电容传感器数据采集误差是不可避免的,但通过对误差来源的分析和校正方法的应用,可以有效提高数据采集的准确性和稳定性。
在实际应用中,根据具体的需求和环境,选择合适的校正方法来降低电容传感器数据采集误差是十分重要的。
6 MIMU 误差分析、标定-第六章 惯性测量组合误差分析及其标定技术微型速率捷联惯性测量组合(陀螺仪、加速度计 )性能的好坏直接影响惯性测量的精度。
因此,研究惯性测量组合误差源,建立误差模型方程,准确评价其性能精度,加强惯性器件的标定技术,利用软件通过误差补偿措施来进一步提高使用时的实际精度,已成为其使用过程中的重要环节,对惯性测量组合的误差分析和标定,有下列三种目的:(1)评价惯性测量组合性能、精度,考核是否满足规定的要求。
(2)建立惯性测量组合模型方程,利用计算机按使用条件计算出仪表的规律性误差,并给予补偿,来提高仪表的实际使用精度。
(3)确定仪表误差的随机散布规律,作为使用规范的依据。
6.1 误差分析惯性测量组合测量仪表的输出包含有对敏感的物理量的正确反映、由仪表本身制造缺陷引起的误差(标度因数误差和不对称性误差)、安装误差(交叉耦合误差)、漂移误差、随机误差以及由外界因素影响而产生的误差等。
用数学形式来表示输出、输入和误差间的关系称为仪表的误差模型方程。
影响惯性测量组合误差的外界因素很多,如电压、频率、温度、气压、周围的电场、载体的线运动、角运动及时间等。
对外界力学和电学环境造成的误差可以采取屏蔽、隔离的措施,使之难以影响到仪器的内部。
对于安装误差,来源于制造工艺上,采用精密测量仪器测试该小角度,其误差一般限制在一定的范围。
其它不能被抑制的外界因素就只剩下仪表本身缺陷误差、漂移误差、随机误差和飞行体的线运动、角运动引起的误差,它们之间是相关的,可通过误差标定或进行补偿可消除其影响。
1、误差模型方程的建立对于陀螺仪,有r t a f D D D D D D ++++=ω (6-1)对于加速度计,有r t a f A A A A A A ++++=ω (6-2) 式中 A D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出;f f A D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出中由于仪表本身缺陷所引起的误差,它不受外界因素的影响;a a A D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出中随线加速度变化的部分。
对于陀螺仪是误差项,对于加速度计是输入加速度的正确反映和非线性误差;ωωA D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出中随角速度变化的部分,对于陀螺仪是输入角速度的正确反映和非线性误差,对于加速度计是误差项; t t A D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出中随时间变化的误差; r r A D ,---分别为陀螺仪、加速度计输出中的随机误差。
为了方便,模型方程可用矩阵形式列写如下:]][[][K X Y = (6-3)式中 ][Y ---惯测组合测试中的输出矢量;][X ---测试中输入状态矢量;][K ---模型方程系数矩阵。
2、标度因数静态误差在静止基座上的陀螺仪和在恒速转动中的加速度计的标度因数误差,称为标度因数静态误差。
陀螺仪干扰力矩的影响,在陀螺仪输出中不仅含有与输入角速度成比例的标度因数g E ,同时还有与加速度平方成比例的标度因数)2(g E ,陀螺仪的输出方程为2)2()1()(ωωδg g g E E f D ++= (6-4)式中,g E ------仪表的标度因数; g δ------标度因数误差的相对值;)2(g E ------与加速度平方成正比的标度因数;加速度输出方程为6 MIMU 误差分析、标定-2)2()1()(a K a K f A a a a ++=δ (6-5)式中,a K ------加速度计的标度因数; a δ------标度因数误差的相对值;)2(a K ------与加速度平方成正比的标度因数;纵向、法向、横向加速度计标度因数误差表示为z z y y x x K K K K K K /,/,/111δδδ;滚动、俯仰、偏航陀螺标度因数误差表示为z z y y x x E E E E E E /,/,/111δδδ,通过对传感器的标定,可以确定标度因数的误差分布,并且可以拟合标度因数曲线,确定标度因数值。
3、惯性仪表系统不对称误差陀螺仪回路和加速度计回路,各环节中输出-输入关系并不是理想的线性,某些环节的正反向不对称,可以造成输出-输入特性的正反向不对称,具有正、反向不对称的陀螺系统和加速度系统在测量载体按照简谐规律变化的角振动和线振动时,输出量产生整流误差,此误差为惯性仪表不对称误差。
)(K E图 6.1 正反向不对称性而造成的输出整流误差示意图在实际使用过程中,将两个同工艺下制造的惯性仪表反对称使用,即将其中一个传感器正向标度因数作为另外一个传感器反向标度因数使用,来减少其不对称误差。
4、惯性测量组合的交叉耦合误差惯性测量组合中,互相垂直三轴之间如果存在小角度(如制造工艺引起的不垂直),使得在第三轴上的角运动和线运动在其他两输出轴产生测量误差,称为交叉耦合误差。
纵向、法向、横向加速度计安装误差表示为z yz z xz y zy y xy x zx x yx K K K K K K K K K K K K /,/;/,/;/,/δδδδδδ,滚动、俯仰、偏航陀螺标度因数表示为z yz z xz y zy y xy x zx x yx E E E E E E E E E E E E /,/;/,/;/,/δδδδδδ,交叉耦合误差可通过速率标定试验确定。
5、惯性测量组合的漂移误差惯性测量组合的漂移误差来源于系统性漂移和随机性漂移,系统性漂移包括与加速度无关的漂移和与加速度一次方有关的漂移率,随机性漂移包括固定位置随机漂移率、多位置随机漂移率和时间随机漂移率。
滚动、俯仰、偏航陀螺漂移率表示为滚转通道3210,,,x x x x D D D D δδδδ;偏航通道3210,,,y y y y D D D D δδδδ;俯仰通道3210,,,z z z z D D D D δδδδ。
其中,0x D 为陀螺X 轴零次项漂移,0y D 为陀螺Y 轴零次项漂移,0z D 为陀螺Z 轴零次项漂移;1x D 为陀螺X 轴与X 方向的加速度有关的一次项漂移,2x D 为陀螺X 轴与Y 方向的加速度有关的一次项漂移,3x D 为陀螺X 轴与Z 方向的加速度有关的一次项漂移;1y D 为陀螺Y 轴与X 方向的加速度有关的一次项漂移,2y D 为陀螺Y 轴与Y 方向的加速度有关的一次项漂移,3y D 为陀螺Y 轴与Z 方向的加速度有关的一次项漂移;1z D 为陀螺Z 轴与X 方向的加速度有关的一次项漂移,2z D 为陀螺Z 轴与Y 方向的加速度有关的一次项漂移,3z D 为陀螺Z 轴与Z 方向的加速度有关的一次项漂移。
采用位置试验方法按照统计规律可以求得,计算周期每次间隔时间大于12小时,滚动、偏航和俯仰的随机漂移率为⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+++⨯=+++⨯=+++⨯=z z z z z z yy y y y y x x x x x x E D D D D E D D D D E D D D D 2322212023222120232221207.27.27.2δδδδδδδδδδδδδδδ (6-6) 6、加速度计零位稳定性当输入量为零时,加速度计输出量为零位偏值,纵向、法向、横向加速度计零位稳定性表示为z z y y x x K K K K K K /,/,/000δδδ。
6 MIMU 误差分析、标定-6.2 惯性测量组合的标定1、惯性测量组合单元标定的标准信息 (1)线运动的标准输入条件重力加速度矢量作为标定加速度计传递系数和标定以线加速度为自变量的模型方程各系数的标准输入量,也可以在系统测试时用作标定水平的基准。
以重力加速度矢量作为标准输入时,输入范围只限于土l 0g 。
在测试时,通常以改变仪表相对于重力加速度矢量的位置来改变仪表各轴的输入信息。
(2)角运动的标准输入条件地球转速是一恒速矢量,其值为15.04107°/h ,可以作为角运动输入的基准。
但在实际使用中,常采用突停台,可以设定输入角速度。
(3)时间基准常用的时间基准是恒星时间,为地球相对于惯性空间自转一周的时间,也称恒星时,其值为23h59min57.33s 。
2、惯性测量组合单元的标定(1)陀螺仪以角运动作为输入变量的速率标定试验MG100陀螺仪是敏感角速率运动的,以角速率作为输入的速率标定试验就是使惯性器件承受输入角速度i ω,测量其输出电压i F 的信息,以确定陀螺仪的传递系数K 。
用突停台作为提供角速率的设备。
给惯性测量组合标定轴分别施以土5°/s 、土12.5°/s 、土18°/s 、土27°/s 、土36°/s 、土45°/s 、土60°/s 的匀速率。
对于惯性测量组合速率标定有自测经验公式:εω+•+=i o i E E F (6-7)式中 i F ---速率各点的实测值,单位为V ;i ω---组合标定轴输入角速率,单位为º/s ;0E ---常值项系数,单位为电压;E ---组合标定轴传递函数,单位为(V /º/s )。
采用线性回归理论对(6—7)处理,求E E ,0,i i E E F ω+=0称为i F 对i ω的回归线,E称为陀螺仪传递系数。
将惯测组合安放在速率转台上,分别绕X s ,Y s ,Z s 轴作恒速试验,读取3个通道陀螺仪的输出,代入模型方程,即可求得陀螺仪的传递系数和安装误差。
当惯测组合X s 朝上时,以士10°/s 速率匀速旋转, Y s 轴输出为E Y1,Z s 轴输出为E z1;以-10°/s 速率转一周,Y s 轴输出为E Y2,Z ,轴输出为E z2。
当惯测组合Y,朝上时,以士10°/s 速率转一周,X s 轴输出为E x1,Z s 轴输出为E z3,;以-10°/s 速率转一周,X s 轴输出为,Z s 轴输出为E Y4。
当惯测组合Z s 朝上时,以士10°/s 速率转一周, X s 轴输出为E x3,Y s 轴输出为E Y3;以-10°/s 速率转一周,X s 轴输出为E x4,Y s 轴输出为E Y4。
安装误差表达式如下:yy y xy ME E E E 1212-=,z z z xz ME E E E 1212-=, xx x yx ME E E E 1212-=z z z yz ME E E E 1432-=,x x x zx ME E E E 1432-=, yy y zy ME E E E 1432-= (6-8)式中,M =360º,x E 1表示陀螺X 轴的标度因数,y E 1表示陀螺Y 轴的标度因数,zE 1表示陀螺Z 轴的标度因数。