基于小尺寸Hopkinson杆的动态校准系统

针对高g值高安装谐振频率加速度计动态校准过程中高g值窄脉冲加速度激励信号难以产生的难题,提出了基于小尺寸Hopkinson杆的动态校准系统。该系统采用压缩空气作为激励源,小尺寸精密校准杆作为加载装置来产生窄脉冲加速度激励信号,并通过轴向激光干涉仪进行激励信号的测量。且校准实验结果表明,该系统可以充分激起安装谐振频率为180kHz的高g值加速度计B&K 8309的高阶谐振频率,校准结果较为理想。     

微小型Hopkinson杆的动态校准系统

针对常用Hopkinson杆动态校准系统进行高安装谐振频率高g值加速度计动态校准时激励脉宽不能满足要求,且幅频特性曲线工作频带内不平直的问题,本文提出了微小型Hopkinson杆的动态校准系统,该系统采用微小尺寸精密校准杆,并对传感器安装结构进行了改进,且实验证明该系统对高安装谐振频率的高g值压阻加速度计和BK 8309高g值压电加速度计进行动态校准得到的幅频特性曲线较为理想。     

高g值加速度计动态线性测试冲击方法研究

高g值加速度传感器动态线性测试描述了传感器的输入、输出以及频率三者之间的关系,反映了在某一特定频率下传感器的线性特性.基于霍普金森杆校准系统动态线性测试的一个关键技术是通过实现内弹外弹两粒弹丸的同步撞击,以此来实现两子弹作用于杆上的冲击加速度脉冲的频率相同,实现加速度传感器动态线性测试.本文基于动态线性测试方法,对子弹的同步撞击方法与子弹形状进行了仿真与实验研究.结果表明:实验室无法实现内外弹的同速异步撞击;将用于动态线性测试的内外弹绑定和改变内外弹截面积对第1次压缩波基本没有影响;该结论为利用霍普金森杆做加速度传感器动态校准提供了理论基础和现实依据.     

基于窄脉冲校准的高量程加速度传感器动态建模

面对高量程加速度传感器动态校准中存在的测不准以及数据处理困难等问题,论述了窄脉冲校准原理,引入了消除噪声干扰的广义最小二乘算法对于传感器的校准数据进行处理,并且结合窄脉冲校准原理进行了算法的数值仿真与实验验证。利用Hopkinson 杆对于自研的量程为200000gn的多级封装传感器进行了窄脉冲动态校准实验。系统辨识的结果表明模型获得的传感器的本征模态与通过FFT方法获得的本征模态分别为482.4kHz以及481.8kHz,并且曲线精度大大优于后者。     

复合封装高量程加速度计参数动态辨识方法

为了实现对复合封装高量程加速度传感器的频域动态校准,在BP神经网络和粒子群优化算法相结合的基础上,采用惯性权重线性递减、学习因子非线性变化的方法,对加速度传感器的动态模型进行了系统辨识。数值仿真和实验结果表明,该算法辨识出了传感器的三阶模态谐振频率（其中最高一阶谐振频率达478.02kHz）,与实验数据FFT计算结果相比较,相对误差均小于5%,且在幅值误差5%和10%内的工作频带相对误差分别为8.59%和6.11%。通过系统辨识得到了较精确的传感器频域动态参数,有较强的准确性和可靠性。     

弹底压力测试中压力传感器的加速度效应及其校准方法

针对弹底压力测试中压力传感器同时受到高加速度的影响,提出了一种压力传感器加速度效应的校准方法.该校准方法通过对压力传感器施加系列不同的压力并采用霍普金森杆产生对应的不同系列激励加速度脉冲,从而测得该压力传感器不同系列激励的加速度效应.通过ANSYS有限元仿真和校准实验对加速度效应的验证,从理论分析和实验数据都证实了压力...     

一种压阻式高g值传感器的冲击校准的方法研究

介绍了一种高g值冲击加速度传感器灵敏度校准的方法,即基于Hopkinson杆技术的激光多普勒干涉法,该方法能够复现冲击加速度量值,直接溯源于激光波长和时间/频率量,并使用Hopkinson杆对150 000g量程的压阻式传感器进行了冲击校准,通过校准证明了该方法的可行性,而且复现方法可靠、稳定.     

高g值加速度传感器的动态建模与校正

高g值加速度动态测试过程中,加速度传感器存在较大的动态误差;运用加速度测试系统Hopkinson杆的动态校准实验数据,建立了系统动态数学模型,求出了动态特性指标,设计了动态校正数字滤波器;仿真表明该校正滤波器明显提高了系统动态响应的快速性并且拓宽工作频带;系统达到稳态的时间缩短为校正前的10%,工作频带展宽了8倍以上;该方法能有效消除动态误差,提高了测试数据的准确性。     

高压传感器在高静压下的动态校准方法

提出了一种校准高压传感器频响特性的方法,动态校准系统主要由甘油油腔、霍普金森杆、气枪、应变片、电荷放大器、活塞式压力计和数据采集系统等组成.校准时先利用活塞式压力计在封闭式油腔中产生高静压,高静压作用于被校准的压力传感器.气枪发射子弹,子弹撞击霍普金森杆产生近似于冲激函数的窄脉冲应力波,应力波通过甘油传播并激励传感器,...     

高冲击加速度传感器频响窄脉冲标定测试技术

针对高冲击加速度传感器的频响计量测试问题,设计了一种可实现冲击加速度传感器频响窄脉宽标定系统。该系统采用Hopkinson杆为试验装置,以激光多普勒测速仪作为基准信号测量装置,基于窄脉冲频响计量测试原理,采用汉宁窗和三次插值方法对信号进行处理,基于LabVIEW和MATLAB开发环境编写数据处理程序,实现对被校MEMS冲击传感器频响的快速解算。试验结果表明,该系统能够快速解算出高冲击加速度传感器的幅频特性函数,对传感器工作频带的估计误差低于10%。该系统避免了不同窄脉冲激励条件下,对基准信号和加速度传感器输出信号进行处理的复杂流程,采用适于常规输入信号的信号处理方法,提升了约20%频响测试效率,实现了对加速度传感器频响的快速标定测试。     

三轴高g加速度计的测试方法及实验研究

研究了高g加速度计的校准测试方法,并针对一种量程为105gn的三轴高g加速度计,测试标定了其主要性能参数。分别利用自由落杆绝对法和比较法测试了三轴高g加速度计的灵敏度;分析了影响交叉轴灵敏度测试的两种影响因素,进而分别指出了解决方法,并测试了其交叉轴灵敏度;通过提取叠加在主波上的锯齿波波形,测试出其谐振频率;最后利用东菱冲击机标定了三轴高g加速度计的非线性度。     

一种压阻式三轴高g值加速度传感器的冲击校准

介绍了基于Hopkinson杆技术的激光光栅干涉法这种冲击加速度计的绝对校准方法,给出了加速度传感器灵敏度系数的两种标定公式。使用Hopkinson杆在约12000gn的加速度水平下应用上述校准方法对一种三轴压阻式高冲击微型加速度传感器的灵敏度进行了冲击校准。通过对校准结果的分析比较了两种灵敏度标定公式的优缺点,并对传感器的横向响应作了讨论。     

微加速度计固有频率的推导及验证

为了解决压阻式加速度计的动态特性欠佳的共性,避免微加速度计在工作过程中因为共振导致结构损坏,在结构设计过程中选择合理固有频率是至关重要的。本文就针对一种四边八梁结构的高gn值压阻式加速度计,通过力学知识,简化结构并推导出其固有频率的理论计算公式,并利用有限元仿真软件和测试高gn值加速度计频率特性的方法,对此理论公式进行了仿真和实验验证,证明此理论公式的正确性和可用性。这样,在加速度计结构的设计过程中,可以直接利用此公式计算出结构的固有频率,从而减化加速度计的结构设计和优化过程,设计出最合理的固有频率结构。     

基于GWO-BP方法的加速度计动态模型研究

针对高g值加速度计动态模型问题,基于Hopkinson杆的校准系统所测的输入输出数据建立系统模型,提出了GWO-BP神经网络动态建模方法。利用灰狼种群算法优化BP神经网络建立的加速度计动态模型,对模拟输入输出信号进行仿真。最后,利用Hopkinson杆标定系统对加速度计的输入输出进行实测。结果表明,相比于BP神经网络算法,该算法经过优化改进后,求解精度提高了43.6%,证明了该方法的可行性。     

高g值加速度计激光干涉校准及信号解算方法

采用霍普金森杆冲击装置产生激励加速度脉冲,利用激光速度干涉仪对激励信号进行测量,实现对高g值加速度计的校准.提出了过零点法和相位求导法对多普勒信号进行解算.模拟分析结果表明,信噪比为30dB时相位求导法的解算误差为0.20%,优于过零点法.对988型压电式加速度计在18371gn～86806gn的校准实验表明了试验装置和解算方法的有效性.     

A Study for the Effect of the PCB Motion on the Dynamics of MEMS Devices Under Mechanical Shock

We present a theoretical and experimental investigation into the effect of the motion of a printed circuit board (PCB) on the response of microelectromechanical systems (MEMS) devices to shock loading. For the theoretical part, a 2-DOF model is used, where the first degree of freedom accounts for the PCB. The second degree of freedom represents the motion of the MEMS microstructure. Low-g acceleration pulses are applied to the MEMS–PCB assembly base to simulate shock pulses generated from a drop-table test. Simulation data are presented to show the effects of the natural frequency of the PCB, the natural frequency of the microstructure, and the shock pulse duration. Universal 3-D spectra representing the effect of these parameters are presented. It is found that neglecting the PCB effect on the design of MEMS devices under shock loads can lead to undesirable motion of their microstructures. The effects of electrostatic force and squeeze film damping are investigated. It is found that the amplification of motion due to the PCB can cause early pull-in instability for MEMS devices implementing electrostatic forces. The effect of higher order modes of a microbeam is studied through a continuous beam model coupled with a lumped model of the PCB. The limitations of the 2-DOF model are discussed. An experimental investigation is conducted to verify the theoretical results using a capacitive accelerometer. Experimental data for the response of the accelerometer while it is mounted on two representative PCBs due to different low-g shock conditions are shown.$hfill$[2008-0026]