[發明專利]一種基于附加質量的微米光柵加速度計測試方法

有效

• 申請號: 201310416339.5
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103543294A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 王崢;馮麗爽;王瀟;馬迎建;姚保寅;劉惟芳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及微米光柵加速度計技術領域，主要是一種基于附加質量的微米光柵加速度計測試方法。?

背景技術

微米光柵加速度計是一類用于測量加速度及加速度變化的光學慣性器件，采用半導體硅通過微機械加工形成的一種力學結構以感受加速度的變化，微米光柵加速度計的敏感頭結構如圖1所示，包括：中心質量塊1、懸臂梁2、反射鏡3、微米光柵4等結構。光源（LD出射光）入射到微米光柵加速度計敏感頭，在途經微米光柵4時，一部分光被微米光柵4反射，另一部分通過微米光柵4經過中心質量塊1下表面的反射鏡3反射后再次通過微米光柵4；這兩部分光在空間干涉，形成多級次條紋；當有加速度輸入時，中心質量塊1受慣性力影響，引起懸臂梁2形變，如圖2所示，從而使反射鏡3和微米光柵4之間的間隙（空氣腔）發生變化，進而從反射鏡3反射回的光束相位將發生變化，這將導致最終空間干涉條紋強度大小的改變，由此通過測量干涉條紋強度的改變就可以得到輸入加速度的大小。微米光柵加速度計有著性能穩定、靈敏度高、抗電磁干擾、易于集成等優點。在航空航天，汽車、地震監測和軍事系統等方面，有著廣闊的前景。但是對于微米光柵加速度的精度及量程測試存在無法加入可控穩定加速度輸入，測量裝置體積過大等問題，難以實現微米光柵加速度計的準確測試。?

高g精密離心機試驗主要用于檢測大于1g加速度輸入情況下加速度計的標度因數、加速度計零偏等加速度計參數，利用高g精密離心機或穩定轉臺，從外界輸入加速度a引起加速度計中心質量塊的位移x，質量塊位移能夠改變加速度計中某一物理量的特性，比如光柵加速度計的光強I，電容式加速度計的電容C。通過測量光強變化或者電容變化得到加速度a的大小，從而對加速度計進行檢測。但這種測試方法，要求離心機轉速穩定、結構變形小、震動小以及可以將加速度計安裝在圓盤精確已知的各種半徑上。其產生加速度的精度取決于離心機工作半徑的測量精度以及離心機旋轉角速度的精度。但離心機旋轉軸線到加速度計質心的工作半徑較難準確測量，且高g加速度下要求離心機尺寸大、有較高旋轉穩定性，這將導致結構和測試方法的進一步復雜，不利于對加速度計進行實時批量在線檢測，導致產?品開發時間延長。同時進行測試試驗的設備昂貴，并且對試驗條件要求苛刻，一般情況下不易滿足。?

發明內容

根據現有微米光柵加速度計測試方法，可知加速度計中心質量塊的位移為檢測加速度的關鍵，因此本發明基于控制外界環境改變加速度計中敏感質量塊的位移這一原理，提出一種在微米光柵加速度計的中心質量塊上附加質量塊，改變質量塊位置，用以提供外界模擬加速度輸入的微米光柵加速度計測試方法；同時也適用于所有具有懸臂梁式加速度計的測試方法，具體通過下屬步驟實現：?

步驟1：獲得微米光柵加速度計敏感頭的檢測輸入加速度范圍、懸臂梁彈性系數、阻尼以及中心質量塊質量。?

步驟2：將微米光柵加速度計敏感頭安裝在測試臺面上，同時在微米光柵加速度計的中心質量塊上表面設置穩定臺。?

步驟3：選取n個附加質量塊，n為自然數，且n>1；?

單塊附加質量塊的最小質量M_min需滿足：?

Mmin=ms2---(1)]]>

式（1）中，m_s為微米光柵加速度計的靈敏度經換算后得到的對應質量；?

單塊附加質量塊的最大質量M_max需滿足：?