【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冲击计量测试，具体涉及一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准装置及方法。
技术介绍
1、加速度传感器是一种非常重要的传感器，可以检测物体的加速度，并将其转换为电信号输出。由于其灵敏度高、安装方便、应用范围广泛等特点，加速度传感器被广泛应用于汽车工业、航空航天工业、工业生产、医疗保健等领域。加速度传感器在生产、使用过程中有可能出现灵敏度下降的问题，为保证每次采集到的数据准确，有必要对传感器进行校准。加速度传感器的校准方法主要采用冲击法，冲击校准又称为瞬态校准。目前多用加速度按半正弦规律变换的冲击脉冲作为校准的运动形式。峰值加速度值和冲击脉冲持续时间是表征这种冲击脉冲的两个主要参量，需要在几个g到几十万个g的冲击加速度值范围内，在几十毫秒到几十微秒的冲击持续时间内对加速度计进行冲击校准。
2、依据iso15063-13国际标准，冲击加速度计校准方法是基于一维应力波传播的校准方法，通过hopkinson杆(霍普金森杆)实现，hopkinson杆通过应变片测量应力波，也可由激光干涉法测量冲击过程的时间位移-信号。尽管目前hopkinson杆校准方法能够满足峰值和脉宽的要求，但是实际使用过程中需要过多的人为干预。校准过程中包括加压的调整、弹体的回收、弹体二次装填等，这就使得校准的时间成本增加，工作效率降低，重复性变差。另外，冲击校准是高速运动物体的碰撞过程，具有一定的危险性，操作时需严格按照规定流程操作，由于人为操作的不确定性，很容易导致安全事故发生。
技术实现思路
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2、本专利技术的一个方面提供一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准装置，包括炮筒、弹体、推进杆、滑动块、滑轨、伺服电机、电机控制器、进气管、排气管、换向阀、气泵、气泵控制器、波形发生器、入射杆和气缸，
3、其中，弹体置于炮筒内，在炮筒内进行冲击和复位动作，推进杆穿过炮筒，进入炮筒内部，用于限制弹体的回位位置，推进杆安装在滑动块上，滑动块能够沿滑轨运动并带动推进杆运动，伺服电机能够顺时针或逆时针旋转，从而使滑动块带动推进杆进给或回退，电机控制器用于进行伺服电机的旋转控制；
4、进气管用于向炮筒内进气，排气管用于向炮筒外排气，换向阀与进气管和排气管连接，用于切换打开进气管或排气管，气缸与换向阀连接，气泵用于进行气体的储存，并向气缸内进行充气，气泵控制器用于进行气泵的控制；
5、波形发生器用于与弹体进行冲击碰撞，产生冲击信号，入射杆用于将冲击信号至待校准的加速度传感器。
6、本专利技术的另一个方面提供一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准方法，利用上述的装置进行加速度传感器的校准，包括：
7、设定步骤，根据待校准加速度传感器的量程设定加速度值，根据所设定的加速度值a设定值，设定冲击压力p和冲击行程l；
8、冲击行程调整步骤，电机控制器对弹体的当前行程l0与所设定的冲击行程l进行比较，当前行程l0与设定的冲击行程l不相等时，通过控制弹体回退或进给，使得当前行程l0与设定的冲击行程l的距离相等；
9、弹体复位步骤，气泵控制器控制气泵，对气缸进行排气，换向阀执行降压操作，排气管打开，弹体向推进杆一侧运动，弹体回到冲击行程的开始位置；
10、冲击压力调整步骤，气泵控制器控制气泵，对气缸进行充气加压，换向阀执行增压操作，直到达到所设定的冲击压力p；
11、弹体冲击步骤，进气管打开，气体推动弹体加速，弹体运动完成整个冲击行程l后，与波形发生器发生碰撞，产生冲击信号，入射杆传递冲击信号至待校准加速度传感器，加速度传感器测量加速度，得到测量结果a传感器；
12、判断步骤，比较设定的加速度值a设定值和加速度传感器的测量结果a传感器，若a传感器＞1.1a设定值或a传感器＜0.9a设定值，则对冲击压力p进行调整，按照调整后的冲击压力p’，重复弹体复位步骤、冲击压力调整步骤和弹体冲击步骤，直到调整后的测量结果a’传感器满足0.9a设定值＜a’传感器＜1.1a设定值；
13、加速度校准步骤，保持调整后的冲击压力p’稳定，按照调整后的传感器测量结果a’传感器，计算调整后的冲击行程l’，根据调整后的冲击行程l’计算加速度传感器的校准量程内的任意一点的加速度值a对应的校准行程la，执行弹体冲击步骤，完成加速度传感器的校准量程内的任意一点的加速度值的校准。
14、优选地，在所述冲击行程调整步骤中，当前行程l0＜设定的冲击行程l时，电机控制器控制伺服电机逆时针旋转，带动滑动块完成回退动作，推进杆跟随滑动块一起运动，直到当前行程l0＝设定的冲击行程l；当前行程l0＞设定的冲击行程l时，电机控制器控制伺服电机顺时针旋转，带动滑动块完成进给动作，推进杆跟随滑动块一起运动，直到当前行程l0＝设定的冲击行程l。
15、优选地，在所述判断步骤中，如下进行冲击压力的调整：
16、
17、优选地，在所述加速度校准步骤中，如下计算校准行程la：
18、
19、
20、根据本专利技术上述方面的霍普金森杆冲击加速度传感器校准装置及方法，能够简化操作流程，减少人工干预，提高校准数据的重复性和准确性。
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1.一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准装置，其特征在于，包括炮筒、弹体、推进杆、滑动块、滑轨、伺服电机、电机控制器、进气管、排气管、换向阀、气泵、气泵控制器、波形发生器、入射杆和气缸，
2.一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准方法，利用权利要求1所述的装置进行加速度传感器的校准，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述冲击行程调整步骤中，当前行程L0＜设定的冲击行程L时，电机控制器控制伺服电机逆时针旋转，带动滑动块完成回退动作，推进杆跟随滑动块一起运动，直到当前行程L0＝设定的冲击行程L；当前行程L0＞设定的冲击行程L时，电机控制器控制伺服电机顺时针旋转，带动滑动块完成进给动作，推进杆跟随滑动块一起运动，直到当前行程L0＝设定的冲击行程L。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述判断步骤中，如下进行冲击压力的调整：
5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述加速度校准步骤中，如下计算校准行程La：
【技术特征摘要】
1.一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准装置，其特征在于，包括炮筒、弹体、推进杆、滑动块、滑轨、伺服电机、电机控制器、进气管、排气管、换向阀、气泵、气泵控制器、波形发生器、入射杆和气缸，
2.一种霍普金森杆冲击加速度传感器校准方法，利用权利要求1所述的装置进行加速度传感器的校准，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述冲击行程调整步骤中，当前行程l0＜设定的冲击行程l时，电机控制器控制伺服电机逆时针旋转...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩琳，侯浩，徐春柳，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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