[發明專利]石英撓性加速度計加速壽命試驗方法

在審

• 申請號: 201910331877.1
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109932528A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 葉宏勝;羅定穩
• 申請（專利權）人: 保定開拓精密儀器制造有限責任公司
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉敏

本發明公開了一種石英撓性加速度計加速壽命試驗方法，通過分析加速度計常用貯存方式、外界因素影響情況，確定試驗應力，包括應力形式、應力水平、評估基準等；加速壽命試驗方法選用高溫應力，通過Arrhenius模型、應力模型評估加速因子，從而選定試驗時間，確定等效n年的高溫應力激勵時間段；設計試驗流程，進行加速壽命試驗，利用較少時間預估加速度計整機在長時間條件零偏、標度因數等性能的變化。本發明采用上述石英撓性加速度計加速壽命試驗方法根據典型環境應力對石英撓性加速度計的影響，確定試驗應力，建立加速壽命試驗模型，在較短時間內用等效應力激勵傳感器，實現長時間性能指標的評估。

技術領域

本發明涉及慣性傳感器技術領域，特別是涉及一種石英撓性加速度計加速壽命試驗方法。

背景技術

慣性技術是一項涉及多學科的綜合技術，它是慣性導航和慣性制導技術、慣性儀表技術、慣性測量技術以及有關系統和裝置技術的統稱。慣性導航系統依靠自身的慣性敏感元件，不依賴任何外界信息測量導航參數，因此它不受天然的或人為的干擾，具有很好的隱蔽性，是一種完全自主式的導航系統。

加速度計是慣性導航系統的核心組成部分，敏感外部加速度，結合角速率傳感器可獲得載體姿態、速度、位置信息。目前常用的加速度傳感器為石英撓性加速度計，由殼體、上力矩器、下力矩器、擺片組件、腹帶、隔離環及混合集成電路組成，通過檢測外部加速度輸入引起的差動電容值并通過功率放大器形成電流反饋，由線圈和永磁體形成反饋驅動力，實現加速度計閉環控制，反饋電流值即代表當前加速度值。可見加速度計小結構件較多，且對于閉環控制回路都有影響，當材料、結構、電路、磁路等特性發生改變時，加速度等效電流輸出相應也會發生改變，體現為零偏、標度因數等整體指標的改變，從而對實際使用造成影響。加速度計回路特性參數發生改變的誘因較多，諸如力學、溫度、時間等有較大影響，在其指標參數評定中，長時間的性能穩定性相對更難測試，如果需要對零偏、標度因數等參數的年穩定性甚至更長時間穩定性進行評估，耗時耗力，需要長時間保持同樣外部試驗條件，從而評估時間效應單激勵因素對指標參數的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種石英撓性加速度計加速壽命試驗方法，可以用于加速度計長時間性能穩定性的評估。

為實現上述目的，本發明提供了一種石英撓性加速度計加速壽命試驗方法，步驟如下：

第一步：試驗應力確定

加速度計主要在庫房貯存，庫房是加速度計長期存放、定期檢測和維護保養的場所，庫房貯存的溫度和濕度，是可以進行控制的；加速度計總體貯存環境條件良好，溫度通常在15℃～30℃之間，濕度通常不超過70％；在貯存過程中除非運輸和搬用經歷振動環境外，在庫房長期貯存過程中基本不承受振動應力；影響加速度計的性能參數保持期的主要的環境因素包括溫度和濕度，加速度計包裝防護良好、且有專用密封防磁泄露；實際貯存環境中，加速度計在貯存時受濕度應力的影響比較小，通常地，僅僅考慮溫度應力對加速度計的影響；

方案中選取高溫應力作為加速壽命試驗的加速應力，選取25℃作為加速效應評估的基準，主要針對加速度計的零偏和標度因數兩項指標進行評估；

第二步：應力水平及量級確定

選擇高溫作為加速退化試驗的應力，單溫度恒定應力模型中包含2個參數，為了采用最小二乘法或極大似然估計方法求解模型參數，至少需要3個應力水平的測試數據，即至少選取3個溫度應力水平；

綜合加速度計內部結構組件、電路組件的部分在非工作狀態下極限應力溫度范圍為-40～+85℃，為避免試驗過程不可控因素，選定高溫應力最大不超過80℃；為保證足夠加速效應，高溫應力不能過低，否則試驗時間可能會加長；此外，各組高溫應力需有足夠梯度，提高加速模型參數解算的準確性；選取三組高溫測試應力：60℃、70℃、80℃；

第三步：元器件加速因子