CN102539836B - 一种石英挠性加速度计密封性检测方法 - Google Patents

Abstract

一种检测石英挠性加速度计密封性的方法，将加速度计置于真空箱中，以加速度计的力矩器低端和高端为两级输入方波电流信号，记录示波器波形的超调量，然后将真空室抽气，观察示波器显示的波形，若超调量发生明显变化，则所测量的加速度计密封性不合格。

Description

一种石英挠性加速度计密封性检测方法

技术领域

本发明涉及一种加速度计密封性的检测方法，更具体地涉及一种石英挠性加速度计密封性的检测方法。

背景技术

石英挠性加速度计是一种力平衡式加速度计，用来测量沿其输入轴作用的常值和低频加速度。石英挠性加速度计由表头和伺服电路两部分组成，其组成结构和工作电路连接示意图如图1所示。表头主要包括差动电容传感器1、检测质量摆片2、电磁力矩器3、挠性平桥4组成。当沿加速度计的输入轴有加速度a作用时，摆片2发生微小偏转，差动电容传感器1的电容值发生变化，伺服电路中的差动电容检测器检测到这一变化，将产生相应的电流i，反馈给电磁力矩器3，该电流的大小与输入加速度a成正比，当电流i通过线圈10，产生的电磁场对摆片2施加轴向力，而极性又有使摆片2返回到原位置的倾向，当电磁力与极性力平衡时，通过测量此时的电流i值，就可以推算出此时的加速度a。作为石英挠性加速度计的重要指标之一，当加速度计敏感到大小为重力的加速度时，输出的电流即为标度因数。

加速度计表头中充有氮气，并且对表头进行密封，当加速度计工作在如高空条件等低气压环境中时，如果气密性不好，将发生漏气，从而改变加速度计的标度因数，影响加速度计的准确性，因此需要对加速度计的密封性进行检测。

目前常用的加速度计密封性检测方法主要有气泡检漏法和检漏仪检漏法等。气泡检漏法是按照相关要求，将加速度计放入浸泡液中，再放入真空室内，在规定的温度下，抽真空至规定的气压，观察有无气泡溢出。气泡检漏法需要使用液体浸泡加速度计，有可能对加速度计的性能和可靠性产生影响，并且操作过程复杂，检漏前后需要对加速度计表面进行处理，检测效率很低。检漏仪检漏法是将加速度计放入真空室内，按照相关规定，抽真空至规定的气压，在规定的温度下，用检漏仪检测其对外的泄漏情况。检漏仪检漏法需要真空室、检漏仪，以及专用的示踪气体发生设备等条件，仅检漏仪一项就需要数十万元的投入，完成一次检测需要数小时的时间，成本高、效率低，操作复杂。因此上述两类方法均不能满足加速度计批量生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够以较低的成本，快速简便地检测石英挠性加速度计密封性的方法。通过对加速度计密封性的检测，剔除密封性不符合要求的加速度计，避免交付使用的加速度计在高空等低气压环境下工作时，由于密封性不满足要求，造成标度因数变化，从而导致加速度计产生误差的问题。

加速度计是一种小型的机电一体化产品，其传递函数是一个二阶系统，并且系统的主要为加速度计表头内部的气体阻尼，其值小于1。加速度计超调量σ与阻尼比ξ有如下关系：

$\mathrm{\σ}=e^{-\frac{\mathrm{\ξ\π}}{\sqrt{1-{\mathrm{\ξ}}^2}}}$

由公式可知，系统超调量随着阻尼比的减小而增加。因此，当外部环境气压降低至接近真空时，如果加速度计密封性不好，加速度计表头内部气体发生泄漏，则内部气压将与外部气压接近，会导致加速度计内部气体的阻尼比减小，系统超调量将增加。通过检测加速度计的超调量，即可确定加速度计的密封性是否符合要求。

本发明所使用的加速度计密封性检测系统主要由真空箱和测试电路两部分组成。其中，真空箱用于提供一个接近于真空的低气压环境，将待检的加速度计置于真空箱中，将信号发生器通过限流电阻连接加速度计的力矩器低端和力矩器高端，并在加速度计采样电阻两端接入示波器，观察示波器显示的波形，观察超调量，如果该超调量在抽真空前后变化幅度较大，则说明所检测的加速度计密封性不达标。

通过应用本发明，对比测量加速度计在真空箱抽气前和真空箱抽气中超调量的变化，即可方便、快捷地检测加速度计的密封性，检测成本低、效率高、易于操作，将加速度计密封性检测时间由原来的数小时减少为几分钟，大大减少了检测时间和设备成本的花费，大大提高了生产效率。

附图说明

图1所示为本发明所检测的石英挠性加速度计结构原理示意图。

图2所示为本发明所述检测方法的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明，需要注意的是，本发明的优选实施方式的描述本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、其应用或用途。

图2所示为检测方法的电路连接示意图。从加速度计力矩器低端8引出导线，依次连接限流电阻11和信号发生器12，然后接回加速度计力矩器高端9。从力矩器低端8另引一根导线，依次连接采样电阻5和电源地，同时加速度计也连接电源地，在采样电阻5的两端并联示波器6。

将加速度计置于真空箱13中，通过直流稳压电源给加速度计供电，信号发生器12向加速度计输出方波，加到加速度计力矩器低端8和力矩器高端9，观察示波器6所显示的波形，记下在常压状态下系统的超调量σ₁。

启动真空箱13的抽气泵，使真空箱13内部压强降低到规定值以下，保持一段时间，再次观察示波器6所显示的波形，记下超调量σ₂。

计算(σ₂-σ₁)的值，若σ₁与σ₂的差值大于试验测得的规定值，则可以判断出所检测的加速度计密封性达不到要求，认定为密封性不合格；而如果两者的差值较小，则证明加速度计密封性满足使用要求。

作为本发明所述检测方法的一种优选实施例，将真空箱13抽气至箱内气压降至2kPa，因气体泄漏所产生的阻尼变化即可应用本方法。

作为本发明的另外一种优选实施例，为了保证在保证检测准确性的前提下缩短检测时间，将真空箱13的压强降低后，保持3～5分钟后观察示波器6读数。

作为本发明的另外一种优选实施例，当检测前后测得的超调量变化量(σ₂-σ₁)大于0.02时，可以认定所检测加速度计的密封性不合格。

需要理解的是，上述实施实例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述只是对本发明思路的简单文字描述，不是对本发明的限制，任何不超过本发明思路的组合、增加和修改，如压强大小、保持时间，或采用集成电路、传感器等，均应视为落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种加速度计的密封性检测方法，包括以下步骤：

第一步，从待测加速度计力矩器低端(8)引出导线，依次连接限流电阻(11)和信号发生器(12)，然后接回加速度计力矩器高端(9)；从力矩器低端(8)另引一根导线，依次连接采样电阻(5)和电源地，在采样电阻(5)的两端并联示波器(6)；

第二步，将加速度计置于真空箱(13)中，所述信号发生器(12)输出方波，观察示波器(6)所显示的波形，记下此时系统超调量σ₁；

第三步，启动真空箱(13)的抽气泵，使真空箱(13)内部压强降低至接近真空状态，保持一段时间，再次观察示波器(6)所显示的波形，记下超调量σ₂；

第四步，计算(σ₂-σ₁)的值，得出超调量的变化量，若该变化量大于试验测得的规定值，则判断出检测的加速度计密封性不合格。

2.一种如权利要求1所述的加速度计的密封性检测方法，其特征在于，所述加速度计为石英挠性加速度计。

3.一种如权利要求1或2所述的加速度计的密封性检测方法，其特征在于，所述真空箱(13)抽气步骤中真空箱(13)内部气压降至2kPa。

4.一种如权利要求1或2所述的加速度计的密封性检测方法，将真空箱(13)的压强降至规定值后，保持3～5分钟后观察示波器(6)的读数。

5.一种如权利要求1或2所述的加速度计的密封性检测方法，当检测前后测得的超调量变化量(σ₂-σ₁)大于0.02时，认定所检测加速度计的密封性不合格。

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