[發(fā)明專利]一種低g值范圍內(nèi)的加速度計校準(zhǔn)系統(tǒng)及校準(zhǔn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310463707.1
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN104062465A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡紅波;李濤;孫橋;于梅;過立雄;吉鴻磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量科學(xué)研究院
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 劉明華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計量檢測領(lǐng)域中的一種校準(zhǔn)系統(tǒng)，尤其涉及一種低g值范圍內(nèi)的加速度計校準(zhǔn)系統(tǒng)及校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

目前，產(chǎn)生沖擊加速度機(jī)械激勵的裝置主要由如下幾種：落錘式?jīng)_擊加速度機(jī)械激勵、氣動式?jīng)_擊加速度激勵系統(tǒng)、擺錘式?jīng)_擊加速度機(jī)械激勵以及基于Hopkinson桿的沖擊加速度機(jī)械激勵系統(tǒng)；

上述沖擊加速度激勵系統(tǒng)，其主要的缺點(diǎn)與不足在于：

1）沖擊加速度機(jī)械激勵系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的沖擊加速度峰值難以精確控制，一般來說沖擊加速度峰值控制的精度難以達(dá)到5%。

2）沖擊加速度機(jī)械激勵系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的沖擊加速度峰值的重復(fù)性難以保證，一般來說沖擊加速度峰值重復(fù)性難以達(dá)到5%。

3）上述沖擊加速度機(jī)械激勵系統(tǒng)基于一次機(jī)械碰撞產(chǎn)生沖擊加速度過程，故系統(tǒng)的橫向運(yùn)動較大，橫向運(yùn)動一般在10%左右。

4）由于裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的原因，以及基于一次機(jī)械碰撞產(chǎn)生沖擊加速度激勵過程，機(jī)械裝置難以產(chǎn)生足夠精度的機(jī)械運(yùn)動，故難以利用外差式干涉儀基于多普勒原理進(jìn)行絕對法測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的沖擊加速度校準(zhǔn)系統(tǒng)精度較低的問題，提供了一種低g值范圍內(nèi)的加速度計校準(zhǔn)系統(tǒng)及校準(zhǔn)方法；通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了在一定沖擊加速度范圍內(nèi)的高精度沖擊加速度機(jī)械激勵系統(tǒng)；

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

本發(fā)明的第一個保護(hù)主題是：一種低g值范圍內(nèi)的加速度計校準(zhǔn)系統(tǒng)；

所述校準(zhǔn)系統(tǒng)包括動力源、碰撞體、空氣軸承6以及沖擊加速度檢測模塊；

所述沖擊加速度檢測模塊包括待測加速度計1、激光干涉儀2以及數(shù)據(jù)處理單元；所述待測加速度計1和激光干涉儀2的信號輸出端與所述數(shù)據(jù)處理單元電連接；所述激光干涉儀2、空氣軸承6以及動力源依次沿水平方向同軸布置，所述碰撞體通過所述空氣軸承6懸浮支撐，所述碰撞體沿所述空氣軸承6軸向做零摩擦運(yùn)動；

所述碰撞體受所述動力源沖擊產(chǎn)生加速運(yùn)動，通過所述待測加速度計1和激光干涉儀2分別測量所述碰撞體的加速度，并將測量結(jié)果傳輸至所述數(shù)據(jù)處理單元，通過所述數(shù)據(jù)處理單元比對所述待測加速度計1和激光干涉儀2的測量結(jié)果，完成對所述待測加速度計1的校準(zhǔn)過程。

在測量過程中，碰撞體所做的都是零摩擦運(yùn)動，每次運(yùn)動的能量損失相同，這樣才能保證測量得到的加速度峰值的重復(fù)性與可控性。

在只有一個碰撞體時，直接通過動力源擊打碰撞體產(chǎn)生的沖擊加速度峰值重復(fù)性不好，且碰撞體的橫向運(yùn)動幅度較大，故將所述碰撞體的數(shù)量增加至兩個，其分別為錘頭3和砧頭4，二者均為圓柱體結(jié)構(gòu)；所述動力源、錘頭3、砧頭4、待測加速度計1以及激光干涉儀2沿水平方向同軸布置，所述錘頭3和砧頭4分別通過所述空氣軸承6懸浮固定，所述待測加速度計1固定設(shè)置在所述砧頭4上；

所述錘頭3受所述動力源沖擊產(chǎn)生加速運(yùn)動，所述砧頭4受所述錘頭3沖擊產(chǎn)生加速運(yùn)動，通過所述待測加速度計1和激光干涉儀2分別測量所述砧頭4的加速度。

所述空氣軸承6的數(shù)量為兩對；

一對所述空氣軸承6沿所述錘頭3的長度方向間隔布置，共同支撐所述錘頭3；另一對所述空氣軸承6沿所述砧頭4的長度方向間隔布置，共同支撐所述砧頭4。

所述錘頭3與所述砧頭4的接觸面上設(shè)置有墊層5，其目的是產(chǎn)生一定脈沖持續(xù)時間的沖擊加速度波形。

在具體實(shí)施中，所述錘頭3與砧頭4為尺寸、質(zhì)量均相同的金屬圓柱體，該金屬材料可為不銹鋼、合金鋁以及鈦合金等，所述錘頭3與砧頭4的加工精度小于或等于5um。

所述動力源產(chǎn)生的沖擊加速度峰值范圍是5g～1000g，g為重力加速度，脈寬為0.5ms～10ms。

為了保證動力源、錘頭3以及砧頭4的同軸度，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括型槽7，作為所述動力源以及空氣軸承6的底座；

所述動力源以及空氣軸承6分別固定設(shè)置在所述型槽7底部，并沿所述型槽7的開槽方向間隔布置；

所述型槽7的橫截面形狀為V型或U型。

為了確保錘頭3和砧頭4在產(chǎn)生加速運(yùn)動后能夠回到原位，所述型槽7傾斜于水平面布置，所述型槽7與水平面之間的夾角范圍是0～10度；錘頭3與砧頭4在完成一次沖擊后，在自身重力作用下快速復(fù)位。

所述數(shù)據(jù)處理單元包括激光控制器8、信號調(diào)理器9、數(shù)據(jù)采集器10以及計算機(jī)11；