[發(fā)明專利]壓電陶瓷正弦激勵(lì)加速度計(jì)的校準(zhǔn)方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710012245.6
• 申請(qǐng)日: 2007-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN101101306A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王濤;王曉東;佘東生;孫屹博;王立鼎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P21/00
• 分類號(hào): G01P21/00;G01P21/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 關(guān)慧貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明壓電陶瓷正弦激勵(lì)的加速度計(jì)校準(zhǔn)方法及裝置，是屬于微機(jī)電系統(tǒng)中微機(jī)械加速度計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)加速度計(jì)是微機(jī)電系統(tǒng)較早開發(fā)出來到產(chǎn)品之一，其測(cè)量范圍從數(shù)μg到數(shù)萬g(g為重力加速度單位)，目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著加速度計(jì)的發(fā)展，對(duì)加速度計(jì)的校準(zhǔn)工作也提出了新的要求。對(duì)于小量程的加速度計(jì)，目前常采用重力場(chǎng)翻轉(zhuǎn)法、沖擊擺沖擊法及精密離心機(jī)來進(jìn)行校準(zhǔn)；對(duì)于大量程的加速度計(jì)，一般采用沖擊的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度計(jì)的校準(zhǔn)，如黃俊欽，顧建雄在《高g值加速度計(jì)和壓電式力傳感器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)》一文中介紹了基于瞬態(tài)沖擊的高g值加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方法和裝置，Bradford?S.Davis等人在《High-GAccelerometer?for?Earth-Penetrator?Weapons?Applications?LDRD?Final?Report》一文中介紹了美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)高g值加速度傳感器的沖擊標(biāo)定與校準(zhǔn)方法。對(duì)于重力場(chǎng)翻轉(zhuǎn)法標(biāo)定，其僅能實(shí)現(xiàn)1g加速度范圍的校準(zhǔn)工作；采用精密離心機(jī)校準(zhǔn)加速度計(jì)時(shí)，設(shè)備占地面積大，成本高；沖擊法校準(zhǔn)加速度計(jì)，由于其沖擊時(shí)間很短，容易受到較多的外界干擾，影響結(jié)果；對(duì)于產(chǎn)生高g值加速度的沖擊設(shè)備，設(shè)備成本高、占地面積大，且校準(zhǔn)過程中噪聲大，沖擊過程不易控制，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種加速度計(jì)校正方法與裝置，降低加速度計(jì)校準(zhǔn)成本，提高加速度計(jì)的校準(zhǔn)精度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種壓電陶瓷正弦激勵(lì)加速度計(jì)的校準(zhǔn)方法與裝置，其校準(zhǔn)方法是：將被測(cè)加速度計(jì)1通過安裝螺釘2安裝在由壓電陶瓷4與安裝盤3組成的正弦激勵(lì)裝置上，對(duì)壓電陶瓷4的壓電陶瓷引線正極7，壓電陶瓷引線負(fù)極8上施加一個(gè)頻率為f的正弦驅(qū)動(dòng)電壓U_i＝U·cos(2π·f·t+₀)，正弦激勵(lì)裝置便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的正弦輸出位移S₀＝A₀·cos(2π·f·t+_s)，則正弦激勵(lì)裝置產(chǎn)生的加速度為其輸出位移對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)，即輸出加速度為a＝dS_o²/dt²＝A₀·4π²·f·f·cos(2π·f·t+_s)，獲得壓電陶瓷4輸出位移幅值A(chǔ)₀后，便可以確定正弦激勵(lì)裝置輸出加速度峰值為a_max＝A₀·4π²·f·f；此時(shí)，被測(cè)加速度計(jì)1的被測(cè)加速度計(jì)輸出線正極5和被測(cè)加速度計(jì)輸出線負(fù)極6之間測(cè)得的是正弦激勵(lì)裝置輸出的加速度值，被測(cè)加速度計(jì)1輸出亦為正弦信號(hào)U_o＝A·cos(2π·f·t+_a)，其峰值A(chǔ)對(duì)應(yīng)于正弦激勵(lì)裝置輸出加速度峰值；獲得了穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)裝置輸出加速度峰值a_max＝A₀·4π²·f·f與被測(cè)加速度計(jì)1輸出峰值A(chǔ)后，便可對(duì)被測(cè)加速度計(jì)1靈敏度進(jìn)行校準(zhǔn)，得到靈敏度γ為：γ＝A/(4·A₀·π²·f·f)。通過改變壓電陶瓷4驅(qū)動(dòng)電壓U_i的頻率f，可以改變正弦激勵(lì)裝置的輸出加速度值；通過選用不同系列的壓電陶瓷，壓電陶瓷的工作頻率可在數(shù)Hz到數(shù)百KHz的頻率范圍內(nèi)工作，相應(yīng)的正弦激勵(lì)可產(chǎn)生數(shù)g到上萬g加速度輸出，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)量程數(shù)g到上萬g的加速度傳感器的校準(zhǔn)。

壓電陶瓷正弦激勵(lì)加速度計(jì)的校準(zhǔn)裝置，該裝置由壓電陶瓷4、安裝盤3與基座9組成，壓電陶瓷4與安裝盤3之間采用樹脂膠粘接，壓電陶瓷4通過樹脂膠安裝在基座9上。

本發(fā)明的有益效果是通過改變壓電陶瓷正弦激勵(lì)裝置的輸入驅(qū)動(dòng)電壓頻率f，便可以實(shí)現(xiàn)輸出加速度值的大幅度改變。該發(fā)明能實(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)的加速度值的改變，可以針對(duì)不同量程的加速度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，且裝置簡(jiǎn)單、成本低。

附圖說明

附圖1為基于壓電陶瓷正弦激勵(lì)的加速度計(jì)校準(zhǔn)裝置示意圖。