CN1076477C - 一种高量值加速度计冲击校准方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明属高g值加速度计的冲击校准方法及其装置，其特征是：以差动多普勒测速方法用于高g值加速度计的冲击校准，将差动激光多普勒测速仪的两投射光以1.48会聚到被测动件测出经两级缓冲的端幅的速度，该速度值与加速度计测得的速度值进行比对得被校准加速度计的灵敏度，本方法校准精度高；其校准装置的特征是在砧子的两端均安装缓冲层，前端安装端帽组成砧子组件；差动多普勒测速仪的光轴与炮管垂直安装在砧子组件旁，本校准装置外形小，成本低。

Description

一种高量值加速度计冲击校准方法及其装置

本发明属高g值加速度计冲击校准方法及其装置。

现在生产的高g值加速度计只给出在低g值一般为160Hz数十g时正弦校准系数，称之为静态校准系数。在高g值强冲击作用下，如弹丸击中目标时的受载情况，加速度计的灵敏度与正弦校准系数时有差异，加速度计的灵敏度在强冲击也会发生一定程度的变化。所以为了在高g值即数万g至数十万g的加载情况下可靠地发挥加速度计的测量精度，需对所用的加速度计进行冲击校准。所得冲击校准系数称为动态校准系数。

对加速度计的高g值冲击校准，普遍采用速度增量法，以往的技术是把待校准的加速度计直接安装在可沿导向装置，如导轨或导向筒运动的砧子上，当砧子受到加载装置的冲击力作用时，从静止转入加速度状态，其最终达到的末速度就是由脉冲加速度形成的速度增量。所谓加速度计的绝对法冲击校准中被普遍采用的速度增量法，是要采用一种可靠的测速技术，对安装待校准加速度计的砧子受冲击后的末速度进行精确测量，然后与同时测得的待校准加速度计输出的脉冲加速度曲线下的面积进行比对，从而获得待校准加速度计的动态校准系数，用于高g值冲击加速度计的测量。现有的测速法有光切割法、霍普金森杆法、激光干涉法。霍普金森杆法是用空气炮发射的子弹撞击粘有应变片的钛合金棒，实际上是用应变计来校准加速度计，只能算作相对校准，对应变片及其粘结剂在强冲击条件下的动态特性未作考虑，而且钛合金棒中纵波速度也不易精确测量，此法的校准不确定度只有±6％。

国际标准ISO/DIS5347—2中，关于振动与冲击传感器的校准方法是光切割法。是用被子弹撞击的砧子相继切割横置的几条激光束，与激光束相应配置的光电接收器就会输出相应的挡光脉冲信号。由挡光脉冲间的时间间隔和相应光束的空间距离，即可求得砧子在光束间的平均速度。其缺憾很明显。首先，为保证所需的长度计量精度，激光束的空间距离不能太小，一般不小于10mm，在如此长距离内求均速度，因各种阻滞因素的作用，其平均速度必然小于其真实的速度增量。其次，由于冲击加载和缓冲的随机性特点，加速度脉冲宽度和波形也有一定的随机性，横置激光束的空间位置很难设置得恰到好处，因此而引入的测速误差更加不容忽视。总之，此种求平均速度的测速法不可能准确地测出砧子的峰值速度，其校准的总不确定度不大于±5％。

激光干涉法即用双光束干涉仪，曾被成功地用于较广泛的测速领域，但截至目前未被纳入有关振动与冲击加速度传感器校准的国际标准，其根本原因在于双光束干涉仪系统不能适用干扰强烈的高g值冲击加速过程的速度测量。以欧洲的公开号EP0503574A1的《激光枪弹测量装置》为例，该方法成功地把双光束激光干涉仪用于枪炮的内、外弹道测速，但是把该激光测速系统用于高g值加速度计的冲击校准，有其固有的困难，因为两种待测对象明显的不同。弹道速度的变化过程相对于高速碰撞的速度变化过程要平缓得多，弹丸在炮膛内的加速过程需时数毫秒，相当于单冲程活塞运动，比较平稳，弹丸出膛后的自由飞行过程更平稳。因此，对环境扰动敏感的双光束干涉系统，只要设置相对稳定的台架，用于内、外弹道测速是可行的。即使由于支架或气流的扰动使得干涉条纹有局部丢失现象，因其延续时间是毫秒量级，也可由被丢失条纹的前后数据进行补救，仍可获得较完整的加速过程测试数据。但对于高g值冲击加速过程，持续时间仅数十微秒，而且是强烈的碰撞加载，由于强冲击造成的机架震动、气流扰动也是强烈的，就会造成双光束干涉仪的测量臂与参考臂之间的附加光程差，它同样以干涉条纹抖动或条纹移动的形式叠加在测试信号中，形成误差。严重时会使测试完全失败，这种失败是应竭尽全力避免的或者说是不允许的，因在10万g以上的强冲击，稍有不慎会造成价格昂贵的待校准传感器的彻底损坏。

从双光束干涉仪的构成机理来说，因其参考光路与测量光路完全分离，环境扰动一般仅仅作用于测量光路而造成破坏，因此抗干扰性能差，而且此法测速的信号频率太高，测速上限较低，不能达到高g值加速度计冲击校准的要求。特别指出的是，在弹丸从炮管中脱口而出的瞬间，扰动是非常强烈的，与此同时炮膛内的火药气体会突然将弹丸包围形成高温高压的等离子屏障，一切测速手段均暂时失效。弹丸一旦穿出火药气体即可进行外弹道测试，弹丸出膛时的恶劣环境只会造成测试的局部信号丢失。而高g值加速度计的冲击校准过程，却是在最强烈的碰撞进行时取得全部测试数据。公开号EP0503574A1所描述的激光多普勒测速系统只是用于枪炮的内、外弹道测速，不能用于高g值加速度计的冲击校准。

差动激光多普勒测速技术与双光束干涉系统即参考光技术相比，具有明显的抗干扰性能，是公认的测速法的基准方法。它是由两束激光交叉照射到待测目标上，并使两束激光的交会点恰好位于待测目标的侧面附近。由目标表面漫射的信号光包含了待测目标在两交叉光束构成的平面内的速度信息。其它由环境震动和气流扰动等形成的干扰因素，都因同时作用于两光束而相互抵消。但现有的差动激光多普勒测速系统不能用于高g值加速度计的冲击校准，因为还没有能适用于高g值加速度计冲击校准恶劣环境的多普勒测速仪。公开号CN1057907A的《运动姿态测量方法及其装置》，其特征是针对测速范围0.2m/s至0.1μm/s而设置的，如此缓慢的移动速度极其平稳，在高g值加速度计的冲击校准中，待测速度上限达每秒数十米，而且在数十微秒的碰撞瞬间达到，测试环境极其恶劣，很明显它不能用于高g值的加速度计冲击校准。

在差动激光多普勒测速的光电信号中，有时由于随机的振幅和脉动现象，使得局部信号的强度很低，一般称为信号脱落或信号丢失。这在有关技术文献中认为是不可避免的。在高g值加速度计的冲击校准中，这种曾认为不可避免的信号丢失现象原则上是不允许的。因为待校准的加速度计在校准过程中应尽量减少强冲击加载的次数，即不能用重复冲击校准来弥补信号丢失造成的测速失败。因此，用于高g值的加速度计冲击校准中有关差动激光多普勒测速仪的技术比以往的相关技术要严格的多，它除了应满足高g值加速度计的冲击校准所需的测速范围和测量精度外，还应保证每次测速的可靠性。这就需要杜绝条纹丢失现象造成的测速失败。为此，必须采用新的措施，避免或减少差动激光多普勒测速过程中光强和位相的随机起伏。

本发明的目的是提供一种校准精度高的高g值加速度计的冲击校准方法及其外形较小的校准装置。

本发明的高g值加速度计的冲击校准方法是这样的：它是以差动多普勒测速技术用于高g值加速度计的冲击校准，即用于(1--15)×10⁵m/s²的高g值加速度的冲击校准，用差动激光多普勒测速仪及时准确地测出由气炮子弹冲击的与加速度计紧固为一体安装在砧子的端帽的速度，该速度也是被校准加速度计的速度；将加速度计的加速度信号经电荷放大器送入瞬态波形存储器的一个通道并作为触发源触发瞬态波形存储器进行采样，由瞬态波形存储器对加速度脉冲进行积分求得冲击结束时刻的最高速度Va；同时把差动激光多普勒测速仪的多普勒信号输入同一台瞬态波形存储器的另一通道进行同步采样，并测量该时刻的多普勒信号的周期，由该周期去除差动激光多普勒测速仪的系数得到差动激光多普勒测速仪测得的速度V_D；由V_D与Va比对求得被校准加速度计的冲击灵敏度S。差动激光多普勒测速仪的作用是用现有测速方法在差动激光多普勒测速仪内将氦氖激光器输出的光束由分束器和反光镜分成两条平行光束，再由聚光镜以1.48°的夹角会聚到端帽侧面，被端帽漫反射的信号光束又经聚光镜、另一反光镜、另一聚光镜收集经空间滤波器滤除杂散光后进入导光光纤，出射后照射到光电变换器的光敏面。

本发明的高g值加速度计的冲击校准装置包括配有气泵的气炮、砧子、电荷放大器、瞬态波形存储器、激光测速仪，电荷放大器用信号电缆与瞬态波形存储器连接，砧子安装在气炮炮管的前端，其特征是：在砧子的两端均安装缓冲层，砧子的前端安装端帽组成砧子组件；所说的激光测速仪是差动激光多普勒测速仪，差动激光多普勒测速仪的光轴与气炮炮管垂直安装在砧子旁；差动激光多普勒测速仪内安装氦氖激光器、分束器、两个反光镜、两个聚光镜、空间滤波器、光电变换器，一个聚光镜在差动激光多普勒测速仪的前端，在该聚光镜与氦氖激光器之间安装分束器与反光镜，一反光镜是使反射光与氦氖激光器的出射光平行安装，另一反光镜是使反射光与氦氖激光器的出射光垂直安装，另一聚光镜安装在该反光镜的反射光路；在差动激光多普勒测速仪内还安装作为光信号通路的导光光纤，在导光光纤输入端有空间滤波器，它与反射光路的聚光镜的距离等于该聚光镜的焦距，光电变换器在导光光纤的输出端，光电变换器用信号电缆与瞬态波形存储器连接。校准时将被校准加速度计紧固在端帽上，在端帽侧面粘贴着苏格兰片，用信号电缆与电荷放大器连接。

上述的高g值加速度计的冲击校准装置，其特征是：装置长为1.8--2.5m，所说的炮管长为1.5--2m，炮管内径为1.8--22mm。

由于本发明的高g值加速度计的冲击校准方法是用差动多普勒测速方法测量与被校准加速度计紧固为一体的端帽的最高速度，测速期间端帽的位移在数十微米至数百微米之间，其测试结果更准确更接近与端帽紧固的被校准加速度计的瞬时速度特别是最高速度，降低测速误差。由于充分利用了冲击动能，使其相应的整个高g值加速度计的冲击校准装置可小于2.5m，比目前最小的霍普金森杆法的校准装置缩小近一半，在砧子的两端安装缓冲层的二级缓冲技术改善加速度脉冲波形，提高加速度曲线积分值的精度，可提高校准精度，根据国际标准ISO/5347计算的总校准不确定度不大于±4％，加苏格兰片可增强散射光，提高激光能量的有效利用率而且装置造价成本低。

下面结合实施例及其附图详细说明本高g值加速度计的冲击校准技术和原理及其装置。

图1是本高g值加速度计的冲击校准方法光学系统图。

图2是差动多普勒测速仪原理图。

图3是测α角的示意图。

图4是本高g值加速度计的冲击校准装置图。

图5是差动激光多普勒测速仪内部氦氖激光器、分束器、反光镜、聚光镜、空间滤波器位置关系图，相对图4放大。

图6是气炮纵向图，相对图4放大。

图7是砧子、导向筒、端帽及缓冲层装配图，相对图4放大。

图8是本高g值加速度计的冲击校准的信号曲线图。

图9是砧子两端安装缓冲层的加速度计的冲击校准信号曲线。

图10是砧子两端未安装缓冲层的加速度计的冲击信号曲线。

图8、图9、图10中上一条为加速度计的加速度输出信号，下一条为多普勒信号

上述图中：

1、氦氖激光器   2、分束器        3、投射光束

4、投射光束     5、反光镜        6、聚光镜

7、加速度计     8、砧子组件      9、端帽

10、子弹        11、反光镜       12、散射光束

13、聚光镜      14、空间滤波器   15、导光光纤

16、光电倍增管  17、差动激光多普勒测速仪

18、炮管        19、气炮         20、支架  21、导气管

22、气泵        23、气阀         24、瞬态波形存储器

25、电荷放大器  26、信号电缆     27、缓冲层

28、导向筒      29、制动块       30、制动缓冲层

31、砧子        32、缓冲层       33、苏格兰片

本申请的实施例中：

氦氖激光器1的工作波长λ＝0.6328μm输出功率1mw

聚光镜6的焦距f≈500mm             口径Φ＝30mm

聚光镜13的焦距f≈25mm       口径Φ＝30mm

炮管18长1.9m，炮管内径19mm

气泵22的压力0-0.7MPa

光电倍增管16的型号为GDB23

被校准(冲)加速度计7的型号为BK8309

瞬态波形存储器24的型号为DL1080

电荷放大器25的型号为BK2626

本高g值加速度计的冲击校准方法的实施例是以差动多普勒测速方法用于(1--15)×10⁵m/s²加速度计的冲击校准，参见图1、图4、图7，用差动激光多普勒测速仪17及时准确地测出由气炮19的子弹10冲击的安装在砧子31端帽9的速度也是被校准的加速度计7的速度；其校准光学系统图见图1，将氦氖激光器1输出的光束由分束器2和反光镜11分成两条平行的投射光束3、4，然后由聚光镜6会聚到砧子组件8的端帽9的侧面，端帽9漫反射的信号散射光束12又被聚光镜6、反光镜5、聚光镜13收集，经空间滤波器14滤除杂散光后进入导光光纤15，出射后照射到作为光电变换器的光电倍增管16的光敏面；将被校准加速度计7的加速度信号经电荷放大器25送入瞬态波形存储器24的第一通道并作为触发源启动瞬态波形存储器24进行采样，由瞬态波形存储器24对加速度脉冲进行积分求得冲击结束时刻的最高速度Va；同时把测得的多普勒信号输入瞬态波形存储器24的第二通道进行同步采样，并测量该时刻的多普勒信号的周期，由该周期去除差动激光多普勒测速仪的系数得到差动激光多普勒测速仪测得的速度V_D；由V_D与Va比对，求得被校准加速度计7的冲击灵敏度S。

差动激光多普则速仪原理见图2，设λ为投射光束3、4的波长，V为端帽9的运动速度，θ₁和θ′₁分别为投射光束3、4与端帽9运动方向间的夹角，θ₂是散射光束12与端帽9运动方向间的夹角，散射光束12经反光镜5反射后由光电倍增管16收集，投射光束3、4被运动的端帽9侧面散射传至光电倍增管16的信号光发生的多普勒频移分别为： $\mathrm{\Δ}{\mathrm{\γ}}_1=\frac{V}{\mathrm{\λ}}(\cos {\mathrm{\θ}}_1+\cos {\mathrm{\θ}}_2)$ $\mathrm{\Δ}{\mathrm{\γ}}_2=\frac{V}{\mathrm{\λ}}({{\cos \mathrm{\θ}}_1}^{\′}+\cos {\mathrm{\θ}}_2)$

两种信号混合的散射光束12在光电倍增管16的光敏面上叠加后只有差频信号能被响应，光电倍增管16的输出信号频率为：

Δγ＝Δγ₁－Δγ₂＝V(cosθ₁－cosθ₁’)/λ

因(θ′₁－θ₁)＝α，(θ′₁＋θ₁)/2＝(π/2)＋β由三角函数公式得：

Δγ＝(2V/λ)cosβsin(α/2)                   (1)

式中α是两投射光束3、4的夹角，β是α角平分线之法线与端帽9运动方向间夹角。由式(1)得差动激光多普勒测速仪的测速公式为

V＝DΔγ＝D/T                                 (2)

D＝V/Δγ＝λ/[2sin(α/2)cos β]              (3)

式中T为多普勒信号的周期，其倒数即为多普勒信号频率Δγ，D是差动激光多普勒测速仪17的系数，取决于仪器结构。

本实施例使β≈0，cosβ≮0.999987，方法是在端帽9的侧面粘贴平面反光镜，使投射光束3、4经反射后恰好交换位置。α角的测量方法见图3，将投射光束3、4投射到10m之外，并将两光束构成的平面调成水平，在游标卡尺游标件上粘一只二象限光电池，光电池的差动输出为零时作为对准标志，多次测量光斑间距b取平均值，b＝264.38±0.05mm，多次测量L取平均值L＝10.24±0.01m，由b和L求得α＝1.48°，代入式(3)得D＝24.51μm。

将D和测得的多普勒信号周期T代入式(2)求得激光多普勒测速仪测得的速度V_D；由加速度计7输出信号得到冲击结束时刻的最高速度Va，两者进行比对，得加速度计7的冲击灵敏度S。

下面对此详细说明电荷放大器25的输出电压U(t)与被测加速度计7所受加速度a(t)之间的关系为：

U(t)＝SKa(t)                                  (4)

加速度计输出脉冲信号下的面积所对应的速度Va为：

Va＝∫^τa(t)dt＝∫^τ[U(t)/SK]dt＝T_sU/SK    (5) $U=\underset{K=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}U\left(k\right)----------\left(6\right)$

式中τ为加速度脉冲持续时间，TS为瞬态波形存储器24设定的采样间隔，U为脉冲曲线上各采样点的电压值之总和。与多普勒信号测到的速度V_D相比，利用式(2)，得被校准加速度计7的冲击灵敏度S为： $S=\frac{U{T}_S}{K{V}_D}=\frac{U{T}_{S}T}{\mathrm{KD}}---------\left(7\right)$

按本冲击校准方法的实施例对加速度计7进行10次高g值冲击校准，10次校准实测数据见下表：BK8309-1810282振动灵敏度0.045pC/G

厂方给定的加速度计7的振动灵敏度为0.045PC/g，测试时，电荷放大器25的电荷灵敏度旋钮位为5.00PC/unit，电荷放大器25的放大率旋钮位0.01V/unit，此时式(7)中的K为2×10^-3V/PC。式中D是2.451×10^-5m，T_s和T均以s为单位，冲击灵敏度S的单位为PC/ms^-2。若使冲击灵敏度S的单位为PC/g可再乘以9.80665ms^-2/g。冲击的加速度峰值为9～11万g。10次测得的平均冲击灵敏度为0.04644PC/g。

本发明的高g值加速度计的冲击校准装置的实施例见图4、图5、图6，它有配有气泵22的气炮19、砧子31、电荷放大器25、瞬态波形存储器24、激光测速仪，电荷放大器25用信号电缆26与瞬态波形存储器24连接，砧子31经导向筒28安装在气炮19炮管18的前端，其特征是：在砧子31的两端分别安装缓冲层27、缓冲层32，砧子31的前端安装端帽9组成砧子组件8见图7；所说的测速仪是差动激光多普勒测速仪17，差动激光多普勒测速仪17的光轴与气炮19的炮管18垂直安装在砧子组件8旁，差动激光多普勒测速仪17内安装氦氖激光器1、分束器2、反光镜5、反光镜11、聚光镜6、聚光镜13、作为光电变换器的光电倍增管16，聚光镜6在差动激光多普勒测速仪17的前端，在聚光镜6与氦氖激光器1之间安装分束器2与反光镜5、反光镜11，反光镜11是使反射光4与氦氖激光器1的出射光平行安装，反光镜5是使来至目标的信号反射光即端帽9侧面的反射光与氦氖激光器1的出射光垂直安装，聚光镜13安装在反光镜5的反射光路；在差动激光多普勒测速仪1内还安装作为光信号通路的导光光纤15，在导光光纤15输入端有空间滤波器14，它与聚光镜13的距离等于聚光镜13的隹距，光电倍增管16在导光光纤15的输出端，光电倍增管16用信号电缆与瞬态波形存储器24连接。校准时将被校准加速度计7紧固在端帽上9，用信号电缆与电荷放大器25连接。

本高g值加速度计的冲击校准装置的实施例，装置长即炮管18安装上砧子组件8的长为2.5m，炮管18长1.9m，炮管18的内径为19mm；在端帽9侧面粘贴着苏格兰片33，参见图7。该器件有较强的定向散射功能，提高了激光能量的有效利用率；所用的气阀23是电磁阀门，由气阀23控制气炮19发射子弹10；缓冲层27、缓冲层32为1cm的毡垫两层，改善了加速度脉冲信号，与之相应的加速度曲线的积分精度也相应提高见图8，为避免比例失调，图中没选加速度峰值很高的数据曲线，图9、图10是两种实测曲线，由两图对比，加两层缓冲层后曲线光滑度明显提高。

采用本发明的高g值加速度计的冲击校准方法及其装置可用于高于15×10⁵m/s²的冲击校准。

本高g值加速度计的冲击校准装置可长1.8--2.5m，炮管可长1.5--2m，炮管内径可为1.8--22mm。面根据[国际标准]ISO/5347求本高g值加速度的冲击校准装置的校准总不确定度，根据本标准，规定置信度为95％时的冲击校准总不确定度X₉₅： $X_{95}=\±\sqrt{{X_r}^2+{X_s}^2}-------\left(8\right)$

式中X_r为随机不确定度，X_s为系统不确定度： $X_r=\±\sqrt{\frac{{e_{r1}}^2+{e_{r2}}^2+\·\·\·\·\·\·{e_{\mathrm{rn}}}^2}{n(n-1)}}-------\left(9\right)$

式中e_r1，e_r2……为单个测量值与该系列测量值的算术平均值之百分偏差。

n---测量次数

t---规定置信度下，n次测量的学生氏分布系数，如n＝10时t＝2.26无法消除和修正的不确定度由使用仪器各组成环节的误差造成，可按下式计算： $X_s=(k/\sqrt{3})e----------\left(10\right)$

式中k为系数，置信度为95％时，k＝2.0

e为由各组成环节引起的冲击校准的相对误差。对于本高g值加速度计的冲击校准装置，可用下式计算e值： $e=\±\sqrt{{\left(\frac{e_D}{D}\right)}^2+{\left(\frac{e_T}{T}\right)}^2+{\left(\frac{e_V}{V}\right)}^2+{\left(\frac{e_a}{a_{\max }}\right)}^2+{\left(\frac{e_{\mathrm{\τ}}}{\mathrm{\τ}}\right)}^2+{\left(\frac{e_s}{S}\right)}^2+{\left(\frac{e_c}{100}\right)}^2+{\left(\frac{e_m}{100}\right)}^2}\left(11\right)$

式中：

激光多普勒测速仪系数的相对误差。

多普勒信号测周期的相对误差。

由于其他原因引起的测速相对误差，如信号上叠加噪声等。

记录的峰值加速度的相对误差。

记录的加速度脉冲持续时间的相对误差。

正弦隹系数的相对误差，由厂家给定。

电荷放大器误差(用百分数表示).

瞬态记录仪的线性误差(用百分数表示)

对于本高g值加速度计的冲击校准装置的实施例： $\frac{e_D}{D}=\±0.1\%$ $\frac{e_s}{S}=\±1\%$ $\frac{e_c}{100}=\±1.5\%$ $\frac{e_m}{100}=\±1.5\%$

在校准实验中，最大的速度约30m/s，若测15个周期，时间间隔为t≈12μs，采样间隔为0.05μs，取Δt＝±0.1μs，上式第二项T的相对误差为±0.83％。根据实验情况由于其他原因引起的测速相对误差最大不超过±1％。用瞬态波形存储器24记录加速度计的输出，最大输出一般为170个计数以上，误差1个计数，所以上式第四项a_max的相对误差为±0.6％。脉冲持续时间最短为100μs，其误差取2个采样点，为±0.1μs，所以上式第五项τ的相对误差为±0.1％。即： $\frac{e_T}{T}=\±0.83\%$ $\frac{e_V}{V}=\±1\%$ $\frac{e_a}{a_{\max }}=\±0.6\%$ $\frac{e_{\mathrm{\τ}}}{\mathrm{\τ}}=\±0.1\%$

上述各项代入式(11)和(10)，得

e≈±2.8％，X_s≈±3.2％

上述校准型号为BK8309-1810282加速度计10次测试的随机不确定度为1.84％，取：X_r＝±2％

将X_r，X_s值代入式(8)，得到总不确定度：

X₉₅≈±3.8％

若采用采样频率为100M的记录仪测多普勒周期，用12bit的仪器测加速度信号，则式(11)中的第二项多普勒周期T的相对误差和第四项a的相对误差均可进一步减少，总不确定度还可提高。

本高g值加速度计的冲击校准装置的校准总不确定度在±4％以内。

Claims (3)

1、一种高倍重力加速度(g)值加速度计的冲击校准方法，其特征是：它是以差动多普勒测速技术用于高倍重力加速度(g)值加速度的冲击校准，差动激光多普勒测速仪的两投射光束以1.48°度的角度，会聚到安装在砧子的端帽侧的苏格兰片，用差动激光多普勒测速仪测出由气炮子弹冲击的与加速度计紧固为一体经过二级机械缓冲的安装在砧子的端帽的速度；将加速度计的加速度信号经电荷放大器送入瞬态波形存储器的一个通道并作为触发源触发瞬态波形存储器进行采样，由瞬态波形存储器对加速度脉冲进行积分求得冲击结束时刻的最高速度(v_a)；同时把差动激光多普勒测速仪的多普勒信号输入同一台瞬态波形存储器的另一通道进行同步采样，并测量该时刻的多普勒信号的周期，由该周期去除差动激光多普勒测速仪的系数得到差动激光多普勒测速仪测得的速度(V_D)；由差动激光多普勒测速仪测得的速度(V_D)与瞬态波形存储器对加速度脉冲进行积分求得冲击结束时刻的最高速度(V_a)比对求得被校准加速度计的冲击灵敏度(S)。

2、一个高倍重力加速度(g)值加速度计的冲击校准装置，它包括配有气泵的气炮、砧子、电荷放大器、瞬态波形存储器、激光测速仪，电荷放大器用信号电缆与瞬态波形存储器连接，砧子嵌入导向筒内安装在气炮炮管的前端，其特征是：在砧子的两端均安装缓冲层，砧子的前端安装端帽组成砧子组件，在端帽侧面粘贴着苏格兰片；所说的激光测速仪是差动激光多普勒测速仪，差动激光多普勒测速仪的光轴与气炮炮管垂直安装在砧子旁；差动激光多普勒测速仪的两投射光束的夹角为1.48°，在差动激光多普勒测速仪内还安装作为光信号通路的导光光纤，在导光光纤输入端有空间滤波器并与反射光路聚光镜的距离等于该聚光镜的焦距，光电变换器在导光光纤的输出端，光电变换器用信号电缆与瞬态波形存储器连接。

3、根据权利要求2所述的高倍重力加速度(g)值加速度计的冲击校准装置高特征是：装置长为1.8-2.5米，所说的炮管长为1.5-2米，炮管内径为1.8-22毫米。

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