專(zhuān)利名稱(chēng)：利用沖擊加速度發(fā)生器測(cè)量微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微加速度計(jì)一種性能參數(shù)的測(cè)量方法，特別涉及微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的測(cè)量方法，具體為利用沖擊加速度發(fā)生器測(cè)量微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的方法。
背景技術(shù)：
隨著微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)的發(fā)展，微加速度計(jì)的研究制造取得了令人矚目的進(jìn)步。但微加速度計(jì)相關(guān)性能參數(shù)的測(cè)量和校準(zhǔn)以及通過(guò)相關(guān)性能參數(shù)對(duì)微加速度計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定相對(duì)滯后。校準(zhǔn)包括靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。微加速度計(jì)是一種線(xiàn)性傳感器，主要用來(lái)測(cè)量加速度。而微加速度計(jì)實(shí)際使用時(shí)大多工作在動(dòng)態(tài)環(huán)境下(即微加速度計(jì)感受的加速度是交變的)。
微加速度計(jì)的線(xiàn)性特別是動(dòng)態(tài)線(xiàn)性是評(píng)定微加速度計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，更是頻率響應(yīng)的基礎(chǔ)。對(duì)于靜態(tài)下的線(xiàn)性，經(jīng)典的評(píng)價(jià)指標(biāo)是靜態(tài)線(xiàn)性度，靜態(tài)靈敏度等。動(dòng)態(tài)線(xiàn)性度、動(dòng)態(tài)靈敏度、幅值線(xiàn)性度等是評(píng)價(jià)加速度計(jì)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)?；\統(tǒng)地講線(xiàn)性是指加速度計(jì)的輸入輸出嚴(yán)格滿(mǎn)足直線(xiàn)關(guān)系的性質(zhì)；線(xiàn)性度是指微加速度計(jì)校準(zhǔn)特性曲線(xiàn)與某一規(guī)定直線(xiàn)一致的程度，它也是靈敏度和幅值線(xiàn)性度的基礎(chǔ)。
目前，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有將動(dòng)態(tài)線(xiàn)性作為衡量微加速度計(jì)優(yōu)劣的一項(xiàng)性能指標(biāo)，而動(dòng)態(tài)線(xiàn)性和動(dòng)態(tài)線(xiàn)性度是頻率響應(yīng)的基礎(chǔ)，研究動(dòng)態(tài)響應(yīng)都是在滿(mǎn)足一定要求的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性范圍內(nèi)進(jìn)行的。而動(dòng)態(tài)靈敏度和幅值線(xiàn)性度的測(cè)量和計(jì)算比較煩瑣，它們沒(méi)有本發(fā)明所述的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性測(cè)量方法和計(jì)算來(lái)得簡(jiǎn)便、直觀(guān)、快捷。目前，微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的測(cè)量方法在國(guó)內(nèi)還是空白。國(guó)外雖已將動(dòng)態(tài)線(xiàn)性作為衡量微加速度計(jì)優(yōu)劣的一項(xiàng)性能指標(biāo)，但其測(cè)量方法未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將動(dòng)態(tài)線(xiàn)性作為微加速度計(jì)的一項(xiàng)重要性能參數(shù)，給出一種微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的測(cè)量方法——利用沖擊加速度發(fā)生器測(cè)量微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的方法。
沖擊加速度發(fā)生器是現(xiàn)有的公知設(shè)備，目前主要用來(lái)確定微加速度計(jì)的靈敏度、幅值線(xiàn)性度(即確定特性曲線(xiàn)上以一定精度保持線(xiàn)性的一段，稱(chēng)為幅值線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍)和加速度值超過(guò)微加速度計(jì)滿(mǎn)量程設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)所出現(xiàn)的零漂現(xiàn)象。
它得結(jié)構(gòu)和原理是沖擊加速度發(fā)生器包含槍膛、尖頭彈體和細(xì)長(zhǎng)棒(也稱(chēng)霍普金斯棒)，被測(cè)的微加速度計(jì)安裝在棒的一端，尖頭彈體從槍膛射出，與裝在細(xì)長(zhǎng)棒末端的鋁墊同軸相撞，從而產(chǎn)生縱向壓縮波，并一直傳播到另一端對(duì)微加速度計(jì)施加一沖擊加速度，該沖擊加速度是半正弦加速度脈沖。
根據(jù)數(shù)學(xué)線(xiàn)性疊加原理，一個(gè)函數(shù)Y＝f(X)，當(dāng)Y1＝f(X1)，Y2＝f(X2)，Y3＝f(X1+X2)，如果Y3＝Y(jié)1+Y2，則函數(shù)Y＝f(X)為線(xiàn)性函數(shù)。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的利用沖擊加速度發(fā)生器測(cè)量微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的方法，將微加速度計(jì)安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長(zhǎng)棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時(shí)發(fā)射兩個(gè)彈體，兩個(gè)彈體同時(shí)與細(xì)長(zhǎng)棒相撞，通過(guò)控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個(gè)彈體作用于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的頻率相同且峰值分別為a1、a2，保證沖擊加速度脈沖峰值滿(mǎn)足20％滿(mǎn)量程輸出≤a1≤30％滿(mǎn)量程輸出，50％滿(mǎn)量程輸出≤a2≤60％滿(mǎn)量程輸出，使被測(cè)微加速度計(jì)感知到峰值為a1+a2的沖擊加速度脈沖，測(cè)出微加速度計(jì)此時(shí)輸出的加速度的峰值Y；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個(gè)其施加于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為a1、a2的兩個(gè)彈體，分別測(cè)出微加速度計(jì)對(duì)應(yīng)的輸出加速度的峰值Y1、Y2，求得ΔY＝(Y1+Y2)-Y，以ΔY是否在要求的精度范圍內(nèi)，來(lái)評(píng)價(jià)被測(cè)微加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性。
本發(fā)明以數(shù)學(xué)線(xiàn)性疊加原理為基礎(chǔ)，巧妙并富有創(chuàng)意地利用了沖擊加速度發(fā)生器，以雙槍膛實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線(xiàn)性輸入量(兩個(gè)沖擊加速度脈沖a1、a2)的疊加輸入，以?xún)蓚€(gè)輸入沖擊加速度脈沖a1、a2分別對(duì)應(yīng)的實(shí)際加速度輸出Y1、Y2的和Y1+Y2作為疊加輸入量的沖擊瞬時(shí)的理論值，從而可測(cè)量動(dòng)態(tài)線(xiàn)性。在滿(mǎn)量程內(nèi)，通過(guò)取不同的a1、a2值，還可以對(duì)滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的范圍進(jìn)行校準(zhǔn)。
沖擊加速度發(fā)生器是現(xiàn)有公知設(shè)備，主要特點(diǎn)是能夠產(chǎn)生高頻和高加速度值，適合高頻和高加速度值的測(cè)量和校準(zhǔn)。如何控制沖擊加速度發(fā)生器發(fā)射出具有特定沖擊加速度脈沖的彈體以及如何將單槍膛改為雙槍膛并控制雙槍膛同步發(fā)射彈體，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知且容易實(shí)現(xiàn)的。而且，本發(fā)明涉及的是測(cè)量方法，不涉及實(shí)現(xiàn)該測(cè)量方法所用的設(shè)備。
本發(fā)明給出了微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性測(cè)量方法，添補(bǔ)了微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性測(cè)量的空白，為微加速度計(jì)的質(zhì)量評(píng)價(jià)以及頻率響應(yīng)校準(zhǔn)提供了基礎(chǔ)。
具體實(shí)施例方式
以被測(cè)微加速度計(jì)的滿(mǎn)量程輸出為1000g為例。
將微加速度計(jì)安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長(zhǎng)棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時(shí)發(fā)射兩個(gè)彈體，兩個(gè)彈體同時(shí)與細(xì)長(zhǎng)棒相撞，通過(guò)控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個(gè)彈體作用于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的頻率相同(如1000Hz)且峰值分別為200g、600g，使被測(cè)微加速度計(jì)感知到峰值為800g的沖擊加速度脈沖，測(cè)出微加速度計(jì)此時(shí)輸出的加速度的峰值Y為771.4g；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個(gè)其施加于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為200g、600g的兩個(gè)彈體，分別測(cè)出微加速度計(jì)對(duì)應(yīng)的輸出加速度的峰值Y1、Y2為192.6g、574.8g，求得ΔY＝(192.6g+574.8g)-771.4g＝-4.0g。在上述條件下，重復(fù)上述測(cè)量過(guò)程十次，然后取ΔY的平均值。如果制定出微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的行業(yè)評(píng)價(jià)精度標(biāo)準(zhǔn)，就可根據(jù)ΔY的平均值評(píng)價(jià)出該被測(cè)微加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的優(yōu)劣。
通過(guò)改變a1和a2的頻率，可測(cè)量微加速度計(jì)在不同頻率下的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性。
權(quán)利要求
1.一種利用沖擊加速度發(fā)生器測(cè)量微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的方法，其特征為將微加速度計(jì)安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長(zhǎng)棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時(shí)發(fā)射兩個(gè)彈體，兩個(gè)彈體同時(shí)與細(xì)長(zhǎng)棒相撞，通過(guò)控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個(gè)彈體作用于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的頻率相同且峰值分別為a1、a2，保證沖擊加速度脈沖峰值滿(mǎn)足20％滿(mǎn)量程輸出≤a1≤30％滿(mǎn)量程輸出，50％滿(mǎn)量程輸出≤a2≤60％滿(mǎn)量程輸出，使被測(cè)微加速度計(jì)感知到峰值為a1+a2的沖擊加速度脈沖，測(cè)出微加速度計(jì)此時(shí)輸出的加速度的峰值Y；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個(gè)其施加于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為a1、a2的兩個(gè)彈體，分別測(cè)出微加速度計(jì)對(duì)應(yīng)的輸出加速度的峰值Y1、Y2，求得ΔY＝(Y1+Y2)-Y，以ΔY是否在要求的精度范圍內(nèi)，來(lái)評(píng)價(jià)被測(cè)微加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性。
全文摘要
本發(fā)明為利用沖擊加速度發(fā)生器測(cè)量微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性的方法。將微加速度計(jì)安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長(zhǎng)棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時(shí)發(fā)射兩個(gè)彈體，兩個(gè)彈體同時(shí)與細(xì)長(zhǎng)棒相撞，通過(guò)控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個(gè)彈體作用于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的頻率相同且峰值分別為a1、a2，測(cè)出微加速度計(jì)此時(shí)輸出的加速度的峰值Y；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個(gè)其施加于細(xì)長(zhǎng)棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為a1、a2的兩個(gè)彈體，分別測(cè)出微加速度計(jì)對(duì)應(yīng)的輸出加速度的峰值Y1、Y2，計(jì)算是否(Y1+Y2)＝Y(jié)或求得ΔY＝(Y1+Y2)－Y，以ΔY是否在要求的精度范圍內(nèi)，來(lái)評(píng)價(jià)被測(cè)微加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)線(xiàn)性。本發(fā)明添補(bǔ)了微加速度計(jì)動(dòng)態(tài)線(xiàn)性度測(cè)量的空白。
文檔編號(hào)G01P21/00GK1677113SQ20051007095
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者秦麗, 張文棟, 熊繼軍, 劉俊, 薛晨陽(yáng), 張學(xué)松 申請(qǐng)人:中北大學(xué)