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基于椭球拟合的MEMS倾角仪现场快速标定系统

634    2019-02-28

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作者:张海鹏1, 李杰1, 张波1, 胡陈君2

作者单位:1. 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051;
2. 苏州中盛纳米科技有限公司, 江苏 苏州 215123


关键词:倾角仪;MEMS传感器;椭球拟合;现场快速标定;单片机


摘要:

针对由倾角仪核心模块MEMS加速度计的偏值和标度因数会随时间推移而产生变化,造成倾角仪倾角测量误差变大、准确度降低、对精密标定设备依赖性强的问题,设计一种基于STM32结合椭球拟合算法的倾角仪现场快速标定系统。该系统以STM32单片机为核心处理单元,内嵌椭球拟合算法,修正MEMS加速度计的偏值和标度因数;配合自编程的上位机程序实现对倾角仪的现场快速标定,保证其测量准确度。试验结果表明:该倾角仪现场快速标定系统操作方便,标定后降低测量误差且使测量准确度提高一个量级,具有一定的工程应用价值。


On-site quick calibration system of MEMS inclinometer based on ellipsoid fitting
ZHANG Haipeng1, LI Jie1, ZHANG Bo1, HU Chenjun2
1. Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement of Ministry of Education, Taiyuan 030051, China;
2. Suzhou Fashion Nano Technology Co., Ltd., Suzhou 215123, China
Abstract: Bias value and scale factor of the accelerometer in the inclinometer core module MEMS will change with time, resulting in increasing errors in the tilt angle measurement, decreasing accuracy and strong dependence of the precision calibration equipment. For this reason, an on-site rapid calibration system of inclinometer based on STM32 combined with ellipsoid fitting algorithm is designed. This system uses STM32 single-chip microcomputer as the core processing unit and embeds with ellipsoid fitting algorithm, so that bias value and scale factor of MEMS accelerometer are revised. Together with the self-programming upper computer, the on-site rapid calibration of the inclinometer is realized, guaranteeing its measurement accuracy. Experimental results show that the on-site rapid calibration system of the inclinometer is easy to operate, measurement errors are reduced after calibrating, and the measurement accuracy is improved by one magnitude, which has certain engineering application value.
Keywords: inclinometer;MEMS sensors;ellipsoid fitting;on-site quick calibration;microcontroller
2019, 45(2):94-98  收稿日期: 2018-03-13;收到修改稿日期: 2018-04-20
基金项目: 国家自然科学基金(51575500)
作者简介: 张海鹏(1992-),男,山西忻州市人,硕士研究生,专业方向为微系统集成、惯性测量
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