微加速度计电磁校准装置及其方法制造方法及图纸

一种微加速度计校准装置，用于校准微加速度计，其特征在于，该装置包括：信号源、信号控制器、冲击加载装置以及输出信号处理装置，信号源与信号控制器相连，信号源的信号通过信号控制器进行控制，输入到冲击加载装置，欲校准微加速度计安装在冲击加载装置之上，微加速度计与输出信号装置相连。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种校准装置及其方法，尤其涉及一种微加速度计冲击校准装置及其方法。
技术介绍
目前，关于加速度计灵敏度的冲击校准，国际标准ISO 5347/0-1987和国家标准GB/T13823.1-93是从测量冲击校准过程中总的速度变化量入手，把待校准的加速度计直接安装在可沿导向装置(如导轨或导向筒)运动的砧子上，当砧子受加载装置的冲击力作用时，从静止转入加速状态，其最终达到的末速度就是由脉冲加速度形成的总的速度变化量。碰撞过程中砧子获得的速度是受到加速度作用的直接结果，因此对加速度积分可得速度的改变量，Δu=∫t1t2a(t)dt---(1)]]>式中Δu为速度改变量，t1为开始碰撞的时刻，t2为结束碰撞的时刻，a(t)为加速度随时间变化的函数。加速度计的输出电压e(t)为e(t)＝Sa(t) (2)式中S为被校加速度计的灵敏度。由(1)，(2)两式可得 S=∫t1t2e(t)dtΔt(3)]]>所采用的装置有冲击摆、落锤、霍普金森(Hopkinson)杆、气炮等，这些装置体积比较庞大，无法精确控制加速度的脉宽和幅值，并且需要配套完整的测速系统，安装和使用很不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微加速度计冲击校准装置及其方法，为微加速度计的校准提供一种结构简单方便可靠的电磁校准方法及装置，从而在不需要测量速度的情况下直接得出微加速度计的灵敏度。本专利技术的电磁校准方法通过控制冲击加载装置的电流直接对微加速度计施加特定的加速度，从而可以通过对比微加速度计的输出信号直接得到灵敏度。根据电磁基本理论中，载流线圈在均匀磁场中受电磁力，电磁力的大小与电流成正比，即F∝I (4)式中F为电磁力，I为通过线圈的电流。用这个电磁力去推动被校微加速度计，那么微加速度计获得的加速度为a=Fm+M---(5)]]>式中m为被校微加速度计的质量，M为校准装置的线圈、线圈支架、载物平台的质量总和。所以可以得出，被校微加速度计受到的加速度和所施加的电流成正比，即 a∝I(6)通过控制电流的大小就可以控制对被校微加速度计施加的加速度。如果在施加加速度为a的情况下，被校微加速度计的输出信号为Vout，那么就可以根据下面的公式直接得到灵敏度为S=Vouta---(7)]]>信号控制器对电磁式微加速度计校准冲击加载装置的线圈施加特定的信号，信号的大小代表加速度的大小。经过标定后可以确定这种对应关系。载流线圈受电磁力作用在磁场中运动，通过线圈支架和载物平台带动被校微加速度计运动。微加速度计受加速度的作用产生信号，经过放大器放大后进入瞬态波形存储器。对比微加速度计的输出信号和施加的加速度，就可以直接得到被校微加速度计的灵敏度。由于线圈支架、载物平台和被校微加速度计的质量很小，仅为几克，所以很小的电磁力就可以获得比较大的加速度。具体地讲，本专利技术公开了一种微加速度计校准装置，该装置包括信号源、信号控制器、冲击加载装置以及输出信号处理装置，信号源与信号控制器相连，信号源的信号通过信号控制器进行控制，输入到冲击加载装置，欲校准微加速度计安装在冲击加载装置之上，冲击加载装置与输出信号装置相连。所述的输出信号处理装置包括瞬态波形存储器、信号放大器，冲击加载装置输出一信号，经过瞬态波形存储器以及信号放大器，输出一可测量信号。所述的信号为一电流脉冲信号。所述的冲击加载装置为一电磁线圈装置。所述的冲击加载装置包括磁缸、线圈、线圈支架、载物平台，线圈缠绕在线圈支架的外围，线圈支架和载物平台固连为一体，套放在磁缸的内磁极上。本专利技术还公开了一种微加速度计校准方法，包括以下步骤1)将微加速度计放置于冲击加载装置上；2)为冲击加载装置输入一电流信号；3)对微加速度计输出的信号进行测量；4)将测量数值与步骤2输入一电流信号进行对应、计算；5)标定微加速度计。所述的信号源的信号通过信号控制器进行控制是指控制信号的幅值和脉宽。所述的步骤2)之前还包括对输入信号进行控制。所述的进行控制是指对输入信号的幅值和脉宽进行控制。所述步骤2)中为冲击加载装置输入的电流信号为一脉冲信号。所述步骤3)中微加速度计输出的信号为一脉冲信号。所述步骤3)中测量包括将信号进行放大处理、存储。所述步骤4)中对应、计算包括(1)测量微加速度计和冲击加载装置的线圈、线圈支架、载物平台的总质量；(2)确定为冲击加载装置输入的电流信号的大小与微加速度计加速度大小的对应关系；(2)计算输出信号的大小与加速度大小的比值。由于采用电磁加载方式，使得校准装置的尺寸大大缩小，可以随身携带，这是目前其他校准装置无法做到的。由于可以通过控制加载电流来精确控制加载波形的脉宽和幅值，因而可以适应不同自激频率、不同量程的的微加速度计的校准需要，不会引发自激。并且校准精度高，数据处理极为方便。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1为微加速度计电磁校准装置工作示意图；图2为电磁式微加速度计校准冲击加载装置结构图。具体实施例方式图1所示的微加速度计电磁校准装置包括电磁式微加速度计校准冲击加载装置6、信号源10、信号控制器9以及放大器7、瞬态波形存储器8。电磁式微加速度计校准冲击加载装置结构见附图2，包括1-线圈、2-载物平台、3-线圈支架、4-磁缸。其中载物平台2和线圈支架3固连为一体，套放在磁缸4的内磁极上，可以上下自由运动。将被校微加速度计5安装在电磁式微加速度计校准冲击加载装置6的载物平台2之上。用信号控制器9控制电磁式微加速度计校准冲击加载装置6对被校微加速度计5施加冲击载荷。由于信号控制器9的加载电流与微加速度计5受到的加速度之间成正比关系，因此可以经过标定来确定加载电流I和加速度a之间的对应关系，并且可以通过控制加载电流的脉宽来控制加速度的脉宽。将被校微加速度计的信号经放大器用瞬态波形存储器记录下来。然后利用式(4)就可以得到被校微加速度计的灵敏度。该校准方法和装置是针对微加速度计校准而专利技术的。由于目前加速度计向微型化方向发展，因此今后微加速度计的校准必然会成为一个迫切问题。本专利技术可以方便地调节加速度的幅值和脉宽以适应不同规格的微加速度计的校准需要，极大地提高了校准精度。并且校准装置体积小、重量轻，可以随身携带，安装使用方便。权利要求1.一种微加速度计校准装置，用于校准微加速度计，其特征在于，该装置包括信号源、信号控制器、冲击加载装置以及输出信号处理装置，信号源与信号控制器相连，信号源的信号通过信号控制器进行控制，输入到冲击加载装置，欲校准微加速度计安装在冲击加载装置之上，微加速度计与输出信号装置相连。2.根据权利要求1所述的微加速度计校准装置，其特征在于，所述的输出信号处理装置包括瞬态波形存储器、信号放大器，冲击加载装置输出一信号，经过信号放大器以及瞬态波形存储器，获得一可测量信号。3.根据权利要求1或2所述的微加速度计校准装置，其特征在于，所述的信号为一电流脉冲信号。4.根据权利要求1所述的微加速度计校准装置，其特征在于，所述的冲击加载装置为一电磁线圈装置。5.根据权利要求1所述的微加速度计校准装置，其特征在于，所述的冲击加载装置包括磁缸、线圈、线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张泰华，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：