專利名稱：利用沖擊加速度發(fā)生器測量微加速度計動態(tài)線性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微加速度計一種性能參數(shù)的測量方法，特別涉及微加速度計動態(tài)線性的測量方法，具體為利用沖擊加速度發(fā)生器測量微加速度計動態(tài)線性的方法。
背景技術(shù)：
隨著微機電系統(tǒng)設(shè)計與工藝技術(shù)的發(fā)展，微加速度計的研究制造取得了令人矚目的進步。但微加速度計相關(guān)性能參數(shù)的測量和校準(zhǔn)以及通過相關(guān)性能參數(shù)對微加速度計產(chǎn)品的質(zhì)量進行評定相對滯后。校準(zhǔn)包括靜態(tài)校準(zhǔn)和動態(tài)校準(zhǔn)。微加速度計是一種線性傳感器，主要用來測量加速度。而微加速度計實際使用時大多工作在動態(tài)環(huán)境下(即微加速度計感受的加速度是交變的)。
微加速度計的線性特別是動態(tài)線性是評定微加速度計質(zhì)量優(yōu)劣的一項重要性能指標(biāo)，更是頻率響應(yīng)的基礎(chǔ)。對于靜態(tài)下的線性，經(jīng)典的評價指標(biāo)是靜態(tài)線性度，靜態(tài)靈敏度等。動態(tài)線性度、動態(tài)靈敏度、幅值線性度等是評價加速度計動態(tài)特性的指標(biāo)?；\統(tǒng)地講線性是指加速度計的輸入輸出嚴(yán)格滿足直線關(guān)系的性質(zhì)；線性度是指微加速度計校準(zhǔn)特性曲線與某一規(guī)定直線一致的程度，它也是靈敏度和幅值線性度的基礎(chǔ)。
目前，在國內(nèi)還沒有將動態(tài)線性作為衡量微加速度計優(yōu)劣的一項性能指標(biāo)，而動態(tài)線性和動態(tài)線性度是頻率響應(yīng)的基礎(chǔ)，研究動態(tài)響應(yīng)都是在滿足一定要求的動態(tài)線性范圍內(nèi)進行的。而動態(tài)靈敏度和幅值線性度的測量和計算比較煩瑣，它們沒有本發(fā)明所述的動態(tài)線性測量方法和計算來得簡便、直觀、快捷。目前，微加速度計動態(tài)線性的測量方法在國內(nèi)還是空白。國外雖已將動態(tài)線性作為衡量微加速度計優(yōu)劣的一項性能指標(biāo)，但其測量方法未見相關(guān)文獻的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將動態(tài)線性作為微加速度計的一項重要性能參數(shù)，給出一種微加速度計動態(tài)線性的測量方法——利用沖擊加速度發(fā)生器測量微加速度計動態(tài)線性的方法。
沖擊加速度發(fā)生器是現(xiàn)有的公知設(shè)備，目前主要用來確定微加速度計的靈敏度、幅值線性度(即確定特性曲線上以一定精度保持線性的一段，稱為幅值線性動態(tài)范圍)和加速度值超過微加速度計滿量程設(shè)計指標(biāo)時所出現(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)長棒(也稱霍普金斯棒)，被測的微加速度計安裝在棒的一端，尖頭彈體從槍膛射出，與裝在細(xì)長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微加速度計施加一沖擊加速度，該沖擊加速度是半正弦加速度脈沖。
根據(jù)數(shù)學(xué)線性疊加原理，一個函數(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)為線性函數(shù)。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的利用沖擊加速度發(fā)生器測量微加速度計動態(tài)線性的方法，將微加速度計安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時發(fā)射兩個彈體，兩個彈體同時與細(xì)長棒相撞，通過控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個彈體作用于細(xì)長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足20％滿量程輸出≤a1≤30％滿量程輸出，50％滿量程輸出≤a2≤60％滿量程輸出，使被測微加速度計感知到峰值為a1+a2的沖擊加速度脈沖，測出微加速度計此時輸出的加速度的峰值Y；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個其施加于細(xì)長棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為a1、a2的兩個彈體，分別測出微加速度計對應(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)，來評價被測微加速度計的動態(tài)線性。
本發(fā)明以數(shù)學(xué)線性疊加原理為基礎(chǔ)，巧妙并富有創(chuàng)意地利用了沖擊加速度發(fā)生器，以雙槍膛實現(xiàn)兩個線性輸入量(兩個沖擊加速度脈沖a1、a2)的疊加輸入，以兩個輸入沖擊加速度脈沖a1、a2分別對應(yīng)的實際加速度輸出Y1、Y2的和Y1+Y2作為疊加輸入量的沖擊瞬時的理論值，從而可測量動態(tài)線性。在滿量程內(nèi)，通過取不同的a1、a2值，還可以對滿足動態(tài)線性的范圍進行校準(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，對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知且容易實現(xiàn)的。而且，本發(fā)明涉及的是測量方法，不涉及實現(xiàn)該測量方法所用的設(shè)備。
本發(fā)明給出了微加速度計動態(tài)線性測量方法，添補了微加速度計動態(tài)線性測量的空白，為微加速度計的質(zhì)量評價以及頻率響應(yīng)校準(zhǔn)提供了基礎(chǔ)。
具體實施例方式
以被測微加速度計的滿量程輸出為1000g為例。
將微加速度計安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時發(fā)射兩個彈體，兩個彈體同時與細(xì)長棒相撞，通過控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個彈體作用于細(xì)長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，使被測微加速度計感知到峰值為800g的沖擊加速度脈沖，測出微加速度計此時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)射兩個其施加于細(xì)長棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為200g、600g的兩個彈體，分別測出微加速度計對應(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)上述測量過程十次，然后取ΔY的平均值。如果制定出微加速度計動態(tài)線性的行業(yè)評價精度標(biāo)準(zhǔn)，就可根據(jù)ΔY的平均值評價出該被測微加速度計的動態(tài)線性的優(yōu)劣。
通過改變a1和a2的頻率，可測量微加速度計在不同頻率下的動態(tài)線性。
權(quán)利要求
1.一種利用沖擊加速度發(fā)生器測量微加速度計動態(tài)線性的方法，其特征為將微加速度計安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時發(fā)射兩個彈體，兩個彈體同時與細(xì)長棒相撞，通過控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個彈體作用于細(xì)長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足20％滿量程輸出≤a1≤30％滿量程輸出，50％滿量程輸出≤a2≤60％滿量程輸出，使被測微加速度計感知到峰值為a1+a2的沖擊加速度脈沖，測出微加速度計此時輸出的加速度的峰值Y；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個其施加于細(xì)長棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為a1、a2的兩個彈體，分別測出微加速度計對應(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)，來評價被測微加速度計的動態(tài)線性。
全文摘要
本發(fā)明為利用沖擊加速度發(fā)生器測量微加速度計動態(tài)線性的方法。將微加速度計安裝固定于沖擊加速度發(fā)生器的細(xì)長棒的一端，用雙膛沖擊加速度發(fā)生器同時發(fā)射兩個彈體，兩個彈體同時與細(xì)長棒相撞，通過控制沖擊加速度發(fā)生器，使兩個彈體作用于細(xì)長棒上的沖擊加速度脈沖的頻率相同且峰值分別為a1、a2，測出微加速度計此時輸出的加速度的峰值Y；沖擊加速度發(fā)生器再分別發(fā)射兩個其施加于細(xì)長棒上的沖擊加速度脈沖的峰值分別為a1、a2的兩個彈體，分別測出微加速度計對應(yīng)的輸出加速度的峰值Y1、Y2，計算是否(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)，來評價被測微加速度計的動態(tài)線性。本發(fā)明添補了微加速度計動態(tài)線性度測量的空白。
文檔編號G01P21/00GK1677113SQ20051007095
公開日2005年10月5日 申請日期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, 張學(xué)松 申請人:中北大學(xué)