李嘉乐 付继华,＊ 李智涛 杨敬松

1. 防灾科技学院，河北三河 065201；2. 应急管理部国家自然灾害防治研究院，北京 100085

0 前言

由于地震的破坏力表现出多自由度的特点，在某一时刻的运动情况可以分解为六个自由度，即三个平动和三个旋转。目前地震仪器测量的通常为三分量的水平运动，而对旋转运动研究还相对较少[1]。陀螺仪是研究旋转运动的关键器件，而在地震监测的实际应用中，单靠高精度的陀螺仪测量旋转运动，不仅成本偏高，而且漂移量较大。为了解决旋转分量测量的问题，无陀螺捷联技术或者陀螺仪-加速度计组合技术被加以应用，通过数据融合的方法来获得完备的六自由度振动信息[2]。MEMS加速度传感器以其体积小、寿命长、可靠性高、功耗低等优点，已经被广泛地应用到地震预警与烈度速报系统中[3-4]。另外，MEMS加速度传感器在较低成本惯性导航系统中也扮演着越来越重要的角色[5]。由于受其加工工艺的限制，MEMS传感器的精度还存在较大的差异，因此对MEMS传感器的误差特性进行分析测试具有很重要的意义[6]。

MEMS传感器误差主要包括系统误差和随机误差两种，系统误差与MEMS传感器本身的结构特性相关，目前做到改进和优化比较复杂困难；而随机误差则是由一些不确定性的因素，例如噪声、漂移、偏差等造成的[7]。分析评价这些不确定的因素是评定MEMS传感器准确度好坏的最可靠的方法。目前常用的估算随机误差的方法主要有功率谱密度法、自相关分析法和Allan方差法等[8-10]。……