[發明專利]加速度計低頻性能校準平臺

在審

• 申請號: 201110450888.5
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102539833A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 黃欽文
• 申請（專利權）人: 工業和信息化部電子第五研究所
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 何傳鋒;程躍華

技術領域

本發明涉及加速度計的校準，尤其涉及一種加速度計低頻性能校準平臺。

背景技術

在加速度計的研制、生產和使用中，都需要對加速度計的動態性能進行校準。而加速度計在航天技術、人造衛星的姿態控制、水聲探測以及地震預報等領域的應用中，需要對超低頻信號進行檢測，檢測頻率已經達到0.001Hz，甚至更低。因此，對應用于上述領域的加速度計的低頻性能進行校準成為必需。

目前對加速度計低頻性能的直接校準通常采用振動臺校準方法，利用振動臺產生正弦運動的激勵方式進行標定。首先由信號源產生標準正弦信號，經功率放大器放大后輸出到振動臺的動圈，使振動臺的臺面產生垂直或者水平方向的正弦振動，振動直接作用在加速度計上，通過輸入輸出信號的對比，確定加速度計的動態響應特性。

現有的線加速度模擬轉臺對加速度計的靜態性能校準已有較為全面的校準能力；在加速度計動態精度測試校準方面，目前主要通過振動臺來實現動態校準，但是振動臺輸出的幅值有限，不能滿足大g值下線加速度計動態校準的需要。在航天技術、人造衛星的姿態控制、水聲探測、地震預報等方面對加速度計的超低頻信號進行測試，檢測頻率已經達到0.001Hz，甚至更低。可見，無論是超低頻、還是大動態、寬頻帶等都是未來研究的重點。ISO的TC108委員會推薦的絕對法低頻振動標準裝置，低頻校準頻率為0.5Hz，但對于電磁振動臺來說，能工作于0.5～0.01Hz范圍內的還很罕見。對于應用在地震監控中的加速度計的標定，由于標定信號必須覆蓋地震儀的整個頻帶，因而即使低頻端只延伸到幾百秒時，標定信號也必須持續幾千秒才能保證標定數據的處理精度，例如地震計JCZ-1，其加速度輸出范圍為360s～DC，因而要求校準平臺所能提供的加速度的動態周期范圍為直流至幾千秒，也就是頻率范圍需達到0.00028Hz～DC的范圍。

但是，加速度與振動頻率的平方、振動的幅值成正比，當振動頻率較低時，施加在加速度計上的加速度將很小。為了改善信噪比，在超低頻條件下，往往需要輸出大位移，以提高信噪比。當振動臺輸出大位移時，標準振動臺所產生的運動，實際上不可能是理想的正弦振動。這是由于彈性元件的非線性、磁路中磁感應強度的不均勻性，將導致振動臺輸出波形發生嚴重的波形失真，波形失真會帶來如下問題：當振動過程中的波形具有波形畸變和毛刺時，會影響激光干涉儀的條紋計數，產生振幅測量的誤差；當失真度大時，電壓測量的原理性誤差增大；失真意味著多頻的存在，不符合單頻諧波校準原理。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種加速度計低頻性能校準平臺，解決振動臺輸出波形諧波失真度大的問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種加速度計低頻性能校準平臺，它包括機械臺體，該機械臺體主要由穩速臺、隨動臺組成，穩速臺的工作臺面與地面平行，穩速臺回轉軸垂直于地面，隨動臺安裝在穩速臺的臺面上，加速度計安裝在隨動臺的臺面上，加速度計的輸入軸平行于水平面。

進一步地，隨動臺為二個或者以上，對稱安裝在穩速臺的圓形臺面上。

優選地，加速度計的檢測質量質心與隨動臺旋轉中心的距離為R₂，穩速臺旋轉中心與隨動臺旋轉中心之間的距離為R₁，穩速臺和隨動臺的角速率分別為ω₁和ω₂，在隨動臺臺面的加速度計檢測質量質心處的動態加速度為：

a＝ω₁²R₁cos(ω₂t+Φ₀)+(ω₁±ω₂)²R₂

式中Φ₀為初始相位，單位為rad。

進一步地，通過改變隨動臺的角速率ω₂，可以改變施加在加速度計檢測質量質心處的動態加速度的頻率，所述隨動臺的最低角速率ω₂為0.002°/s，動態加速度的頻率范圍可覆蓋5.6×10^-6～10Hz。

與現有技術相比：本發明基于線加速度模擬轉臺，由轉臺的穩速臺的角速率和工作半徑確定施加在加速度計上的加速度幅值，轉臺的隨動臺確定加速度的頻率，通過控制隨動臺的低速率轉動，實現對加速度計的超低頻性能的校準。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明不局限于這些實施例，任何在本發明基本精神上的改進或替代，仍屬于本發明權利要求書中所要求保護的范圍。