微振动量级加速度传感器标定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微振动量级下的加速度传感器标定装置，包括声激励系统、隔声装置、隔振平台、振动装置和测量系统，声激励系统由音箱、音箱隔振装置、功率放大器和控制仪构成，发出单一频率声音的音箱设置在隔振平台上，隔声装置为带有缺口的盒体，罩在音箱外侧，缺口处安装振动装置，声音从缺口处传出，驱动振动装置产生定频振动；测量系统由标准加速度传感器或激光测振仪及数据采集处理设备构成，在振动装置一端安装待标定的加速度传感器和标准加速度传感器，数据采集处理设备分别其电连接，并对待标定传感器进行标定。本发明专利技术提供了稳定可控的微振动环境和高精度的标准数值，用于高精度加速度传感器标定，具有激励量级低、波形失真度小、精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
微振动量级加速度传感器标定装置
本专利技术属于传感器标定
，具体涉及一种微振动量级下的加速度传感器标定装置。
技术介绍
航天器在轨运行期间，星上动量轮或CMG等转动部件高速转动、低温制冷器压缩机等热控部件机械运动、构件驱动机构步进运动和进出阴影区时冷热交变引起的热变形等，都会诱发航天器产生一种幅值较低的微振动，量级一般在10mg以内，本专利技术中的微振动量级即指10mg以下的量级。对高分辨率卫星、空间相机等航天器或航天器部件而言，微振动环境效应会严重影响有效载荷的指向精度和姿态稳定度，进而影响其成像质量。因此，近年来此类航天器普遍开展了部件级和整星级微振动试验。在微振动试验中，一般采用高精度加速度传感器来测量结构件在微振动环境中的响应。但是，在传统的传感器标定中，量级一般在0.1g以上，无法验证传感器在微振动量级下的精度。因此，在微振动试验前，需要对所使用的加速度传感器在10mg以下量级的测量精度进行标定。为此，一方面需要有一个稳定、可控的微振动激励源，另一方面需要有更高精度的测量手段作为标准。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出了一种适用高精度加速度传感器的标定装置，该装置可对传感器在低于10mg量级下的测量精度进行检测。本专利技术采用了如下的技术方案：微振动量级下的加速度传感器标定装置，包括声激励系统、隔声装置、隔振平台、振动装置和测量系统，其中，声激励系统由音箱、音箱隔振装置、功率放大器和控制仪构成，控制仪给出单频正弦激励信号，经过功率放大器放大之后驱动音箱发出单一频率的声音，音箱通过底部的音箱隔振装置设置在隔振平台上，隔声装置为带有缺口的盒体，罩在音箱外侧，内壁安装有吸声材料，防止声波直接激励传感器产生输出；在缺口处安装振动装置，音箱发出的声音从缺口处传出，驱动振动装置产生定频振动；测量系统由标准加速度传感器或激光测振仪及数据采集处理设备构成，在振动装置一端安装待标定的加速度传感器，相同位置安装标准加速度传感器或打激光点，数据采集处理设备分别与待标定的加速度传感器、标准加速器传感器或激光测振仪进行电连接，以标准加速度传感器或激光测振仪的输出作为标准，对待标定传感器进行标定。其中，音箱、隔声装置、振动装置和激光测振仪安装在隔振平台上，以隔离外界振动，提供超静标定环境。其中，隔振平台的隔振效果根据实际场地背景振动环境和实际标定量级进行选用，背景噪声比标定量级低一个数量级。其中，功率放大器外置在隔声装置外。其中，振动装置基本上设置在隔声装置外围。进一步地，振动装置直接覆盖到隔声装置缺口上的一部分并保留声传播通道。其中，隔声装置基本上覆盖整个音箱。其中，待标定加速度传感器与标准加速度传感器或激光测振仪分别对应设置在隔振装置的上下面同一位置处。其中，隔振平台为气浮式或弹簧式。其中，隔振装置选用弹簧、海绵垫、气垫等形式。其中，振动装置的主体采用梁或平板形式。本专利技术可以提供一个稳定可控的微振动环境和高精度的标准数值，以用于高精度加速度传感器标定，具有激励量级低、波形失真度小、精度高等优点。附图说明图1为本专利技术的微振动量级加速度传感器标定装置的结构示意图；其中，C1为音箱，C2为音箱隔振装置，C3为隔声装置，C4为振动装置，C5为隔振平台，C6为激光测振仪，C7为待标定的加速度传感器，C8为标准加速度传感器。图2为本专利技术的标定装置中振动装置直接与隔声装置连接的示意图；图3为本专利技术的标定装置中振动装置直接与隔声装置连接时与缺口位置关系示意图；图4为本专利技术的标定装置中标准加速度传感器与待标定加速度传感器安装位置示意图。图5为本专利技术一应用实例中激光测振仪与被标定的加速度传感器测得的振动加速度时域信号图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明，但这些说明仅仅是示例性的，并不旨在对本专利技术的保护范围进行任何限制。参见图1，本专利技术的微振动量级加速度传感器标定装置，包括声激励系统、隔声装置C3、气浮式隔振平台C5、振动装置C4和测量系统，其中，声激励系统由音箱C1、音箱隔振装置C2、功率放大器和控制仪构成，控制仪给出单频正弦激励信号，经过功率放大器放大之后驱动音箱C1发出单一频率的声音，音箱C1通过底部的音箱隔振装置C2设置在气浮式隔振平台C5上，隔声装置C3为带有缺口的盒体，罩在音箱C1外侧，内壁安装有吸声材料，防止声波直接激励传感器产生输出；在缺口处安装振动装置C4，音箱C1发出的声音从缺口处传出，驱动振动装置C4产生定频振动；测量系统由标准加速度传感器C8或激光测振仪C6及数据采集处理设备构成，在振动装置C4一端安装待标定的加速度传感器C7，相同位置安装标准加速度传感器C8或打激光点，数据采集处理设备分别与待标定的加速度传感器C7、标准加速器传感器C8或激光测振仪C6进行电连接，以标准加速度传感器C8或激光测振仪C6的输出作为标准，对待标定传感器C7进行标定。其中，气浮式隔振平台C5安放在地面上。隔振平台C5根据实际使用环境及标定量级进行选用，若现场背景噪声量级足够低，隔振平台C5也可省去。在一具体实施方式中，音箱C1通过海绵垫隔振装置C2安装在隔振平台C5上。音箱C1在标定频率上波形失真度应不大于10％(可通过消声室或半消声室测试验证)。隔声装置C3罩在音箱C1上，与隔振平台C5连接。隔声装置C3顶部或侧面有缺口，可以由声波自由传出。参见图1、图2和图3，在一具体实施方式中，振动装置C4可通过支架安装在隔振平台C5上(图1)，或直接安装在隔声装置C3的壁面上(图2)。振动装置C4主体可采用梁或平板等形式，材料可以是金属或非金属材料。振动装置C4主体位于隔声装置C3缺口处(见图3)。参见图1，待标定传感器C7安装在振动装置C4上。参见图1，激光测振仪C6通过支架安装在隔振平台上，激光点可打在待标定传感器C7位置的反面或待标定传感器C7外壳上。参见图4，若不使用激光测振仪，可在振动装置C4上待标定传感器C7位置的反面安装标准加速度传感器C8。应用案例：控制仪发80Hz定频信号，使音箱发出80Hz声波，振动装置采用悬臂梁，在其末端同一位置激光测振仪与被标定的加速度传感器测得的振动加速度时域信号(激光测振仪的直接测量物理量为位移，进行两次微分得到加速度)见图5。激光测振仪与被标定加速度传感器测得的幅值为0.67mg与0.75mg，计算可得被标定传感器存在11.94％的测量误差。尽管上文对本专利技术的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本专利技术的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微振动量级下的加速度传感器标定装置，包括声激励系统、隔声装置、隔振平台、振动装置和测量系统，其中，声激励系统由音箱、音箱隔振装置、功率放大器和控制仪构成，控制仪给出单频正弦激励信号，经过功率放大器放大之后驱动音箱发出单一频率的声音，音箱通过底部的音箱隔振装置设置在隔振平台上，隔声装置为带有缺口的盒体，罩在音箱外侧，内壁安装有吸声材料，防止声波直接激励传感器产生输出；在缺口处安装振动装置，音箱发出的声音从缺口处传出，驱动振动装置产生定频振动；测量系统由标准加速度传感器或激光测振仪及数据采集处理设备构成，在振动装置一端安装待标定的加速度传感器，相同位置安装标准加速度传感器或打激光点，数据采集处理设备分别与待标定的加速度传感器、标准加速器传感器或激光测振仪进行电连接，以标准加速度传感器或激光测振仪的输出作为标准，对待标定传感器进行标定。

【技术特征摘要】
1.微振动量级下的加速度传感器标定装置，包括声激励系统、隔声装置、隔振平台、振动装置和测量系统，其中，声激励系统由音箱、音箱隔振装置、功率放大器和控制仪构成，控制仪给出单频正弦激励信号，经过功率放大器放大之后驱动音箱发出单一频率的声音，音箱通过底部的音箱隔振装置设置在隔振平台上，隔声装置为带有缺口的盒体，罩在音箱外侧，内壁安装有吸声材料，防止声波直接激励传感器产生输出；在缺口处安装振动装置，音箱发出的声音从缺口处传出，驱动振动装置产生定频振动；测量系统由标准加速度传感器或激光测振仪及数据采集处理设备构成，在振动装置一端安装待标定的加速度传感器，相同位置安装标准加速度传感器或打激光点，数据采集处理设备分别与待标定的加速度传感器、标准加速器传感器或激光测振仪进行电连接，以标准加速度传感器或激光测振仪的输出作为标准，对待标定传感器进行标定。2.如权利要求1所述的加速度传感器标定装置，其中，音箱、隔声装置、振动装置和激光测振仪安装在隔振平台上，以隔离外界振动，提供超静标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，冯国松，杨江，岳志勇，孙通，魏博，王潇锋，赵越阳，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11