CN1677113A - 利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法。将微加速度计安装固定于冲击加速度发生器的细长棒的一端，用双膛冲击加速度发生器同时发射两个弹体，两个弹体同时与细长棒相撞，通过控制冲击加速度发生器，使两个弹体作用于细长棒上的冲击加速度脉冲的频率相同且峰值分别为a1、a2，测出微加速度计此时输出的加速度的峰值Y；冲击加速度发生器再分别发射两个其施加于细长棒上的冲击加速度脉冲的峰值分别为a1、a2的两个弹体，分别测出微加速度计对应的输出加速度的峰值Y1、Y2，计算是否(Y1+Y2)＝Y或求得ΔY＝(Y1+Y2)－Y，以ΔY是否在要求的精度范围内，来评价被测微加速度计的动态线性。本发明添补了微加速度计动态线性度测量的空白。

Description

利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法
技术领域
本发明涉及微加速度计一种性能参数的测量方法，特别涉及微加速度计动态线性的测量方法，具体为利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法。
背景技术
随着微机电系统设计与工艺技术的发展，微加速度计的研究制造取得了令人瞩目的进步。但微加速度计相关性能参数的测量和校准以及通过相关性能参数对微加速度计产品的质量进行评定相对滞后。校准包括静态校准和动态校准。微加速度计是一种线性传感器，主要用来测量加速度。而微加速度计实际使用时大多工作在动态环境下(即微加速度计感受的加速度是交变的)。
微加速度计的线性特别是动态线性是评定微加速度计质量优劣的一项重要性能指标，更是频率响应的基础。对于静态下的线性，经典的评价指标是静态线性度，静态灵敏度等。动态线性度、动态灵敏度、幅值线性度等是评价加速度计动态特性的指标。笼统地讲线性是指加速度计的输入输出严格满足直线关系的性质；线性度是指微加速度计校准特性曲线与某一规定直线一致的程度，它也是灵敏度和幅值线性度的基础。
目前，在国内还没有将动态线性作为衡量微加速度计优劣的一项性能指标，而动态线性和动态线性度是频率响应的基础，研究动态响应都是在满足一定要求的动态线性范围内进行的。而动态灵敏度和幅值线性度的测量和计算比较烦琐，它们没有本发明所述的动态线性测量方法和计算来得简便、直观、快捷。目前，微加速度计动态线性的测量方法在国内还是空白。国外虽已将动态线性作为衡量微加速度计优劣的一项性能指标，但其测量方法未见相关文献的报道。
发明内容
本发明将动态线性作为微加速度计的一项重要性能参数，给出一种微加速度计动态线性的测量方法——利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法。
冲击加速度发生器是现有的公知设备，目前主要用来确定微加速度计的灵敏度、幅值线性度(即确定特性曲线上以一定精度保持线性的一段，称为幅值线性动态范围)和加速度值超过微加速度计满量程设计指标时所出现的零漂现象。
它得结构和原理是：冲击加速度发生器包含枪膛、尖头弹体和细长棒(也称霍普金斯棒)，被测的微加速度计安装在棒的一端，尖头弹体从枪膛射出，与装在细长棒末端的铝垫同轴相撞，从而产生纵向压缩波，并一直传播到另一端对微加速度计施加一冲击加速度，该冲击加速度是半正弦加速度脉冲。
根据数学线性叠加原理，一个函数Y＝f(X)，当Y1＝f(X1)，Y2＝f(X2)，Y3＝f(X1+X2)，如果Y3＝Y1+Y2，则函数Y＝f(X)为线性函数。
本发明是采用如下技术方案实现的：利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法，将微加速度计安装固定于冲击加速度发生器的细长棒的一端，用双膛冲击加速度发生器同时发射两个弹体，两个弹体同时与细长棒相撞，通过控制冲击加速度发生器，使两个弹体作用于细长棒上的冲击加速度脉冲的频率相同且峰值分别为a1、a2，保证冲击加速度脉冲峰值满足20％满量程输出≤a1≤30％满量程输出，50％满量程输出≤a2≤60％满量程输出，使被测微加速度计感知到峰值为a1+a2的冲击加速度脉冲，测出微加速度计此时输出的加速度的峰值Y；冲击加速度发生器再分别发射两个其施加于细长棒上的冲击加速度脉冲的峰值分别为a1、a2的两个弹体，分别测出微加速度计对应的输出加速度的峰值Y1、Y2，求得ΔY＝(Y1+Y2)-Y，以ΔY是否在要求的精度范围内，来评价被测微加速度计的动态线性。
本发明以数学线性叠加原理为基础，巧妙并富有创意地利用了冲击加速度发生器，以双枪膛实现两个线性输入量(两个冲击加速度脉冲a1、a2)的叠加输入，以两个输入冲击加速度脉冲a1、a2分别对应的实际加速度输出Y1、Y2的和Y1+Y2作为叠加输入量的冲击瞬时的理论值，从而可测量动态线性。在满量程内，通过取不同的a1、a2值，还可以对满足动态线性的范围进行校准。
冲击加速度发生器是现有公知设备，主要特点是能够产生高频和高加速度值，适合高频和高加速度值的测量和校准。如何控制冲击加速度发生器发射出具有特定冲击加速度脉冲的弹体以及如何将单枪膛改为双枪膛并控制双枪膛同步发射弹体，对本领域技术人员是已知且容易实现的。而且，本发明涉及的是测量方法，不涉及实现该测量方法所用的设备。
本发明给出了微加速度计动态线性测量方法，添补了微加速度计动态线性测量的空白，为微加速度计的质量评价以及频率响应校准提供了基础。
具体实施方式
以被测微加速度计的满量程输出为1000g为例。
将微加速度计安装固定于冲击加速度发生器的细长棒的一端，用双膛冲击加速度发生器同时发射两个弹体，两个弹体同时与细长棒相撞，通过控制冲击加速度发生器，使两个弹体作用于细长棒上的冲击加速度脉冲的频率相同(如1000Hz)且峰值分别为200g、600g，使被测微加速度计感知到峰值为800g的冲击加速度脉冲，测出微加速度计此时输出的加速度的峰值Y为771.4g；冲击加速度发生器再分别发射两个其施加于细长棒上的冲击加速度脉冲的峰值分别为200g、600g的两个弹体，分别测出微加速度计对应的输出加速度的峰值Y1、Y2为192.6g、574.8g，求得ΔY＝(192.6g+574.8g)-771.4g＝-4.0g。在上述条件下，重复上述测量过程十次，然后取ΔY的平均值。如果制定出微加速度计动态线性的行业评价精度标准，就可根据ΔY的平均值评价出该被测微加速度计的动态线性的优劣。
通过改变a1和a2的频率，可测量微加速度计在不同频率下的动态线性。

Claims (1)

1、一种利用冲击加速度发生器测量微加速度计动态线性的方法，其特征为：将微加速度计安装固定于冲击加速度发生器的细长棒的一端，用双膛冲击加速度发生器同时发射两个弹体，两个弹体同时与细长棒相撞，通过控制冲击加速度发生器，使两个弹体作用于细长棒上的冲击加速度脉冲的频率相同且峰值分别为a1、a2，保证冲击加速度脉冲峰值满足20％满量程输出≤a1≤30％满量程输出，50％满量程输出≤a2≤60％满量程输出，使被测微加速度计感知到峰值为a1+a2的冲击加速度脉冲，测出微加速度计此时输出的加速度的峰值Y；冲击加速度发生器再分别发射两个其施加于细长棒上的冲击加速度脉冲的峰值分别为a1、a2的两个弹体，分别测出微加速度计对应的输出加速度的峰值Y1、Y2，求得ΔY＝(Y1+Y2)-Y，以ΔY是否在要求的精度范围内，来评价被测微加速度计的动态线性。
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