专利名称：压电陶瓷正弦激励加速度计的校准方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明压电陶瓷正弦激励的加速度计校准方法及装置，是属于微机电系统中 微机械加速度计领域。
背景技术：
微机电系统加速度计是微机电系统较早开发出来到产品之一，其测量范围从 数^lg到数万g(g为重力加速度单位)，目前正得到越来越广泛的应用。随着加速度 计的发展，对加速度计的校准工作也提出了新的要求。对于小量程的加速度计， 目前常采用重力场翻转法、冲击摆冲击法及精密离心机来进行校准；对于大量 程的加速度计， 一般采用冲击的方法来实现对加速度计的校准，如黄俊钦，顾 建雄在《高g值加速度计和压电式力传感器的动态校准》 一文中介绍了基于瞬态 冲击的高g值加速度计的动态校准方法和装置，Bradford S. Davis等人在《High-G
中介绍了美国Sandia国家实验室对高g值加速度传感器的冲击标定与校准方法。 对于重力场翻转法标定，其仅能实现lg加速度范围的校准工作；采用精密离心 机校准加速度计时，设备占地面积大，成本高；冲击法校准加速度计，由于其 冲击时间很短，容易受到较多的外界干扰，影响结果；对于产生高g值加速度的 冲击设备，设备成本高、占地面积大，且校准过程中噪声大，冲击过程不易控 制，测试结果稳定性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种加速度计校正方法与装置，降低加速度计校准成
本，提高加速度计的校准精度。
本发明采用的技术方案是 一种压电陶瓷正弦激励加速度计的校准方法与 装置，其校准方法是将被测加速度计1通过安装螺钉2安装在由压电陶瓷4与安
装盘3组成的正弦激励装置上，对压电陶瓷4的压电陶瓷引线正极7，压电陶瓷引 线负极8上施加一个频率为/W正弦驱动电压t/严t/xos(2兀/什^))，正弦激励装置便 会产生一个相应的正弦输出位移&^Vcos(27u/什^)，则正弦激励装置产生的加 速度为其输出位移对时间的二阶导数，即输出加速度为 『dS /d ^。'4兀V/cos(2兀:/^+A)，获得压电陶瓷4输出位移幅值j。后，便可以确 定正弦激励装置输出加速度峰值为 ^^4(r4兀V7;此时，被测加速度计l的被测 加速度计输出线正极5和被测加速度计输出线负极6之间测得的是正弦激励装置 输出的加速度值，被测加速度计l输出亦为正弦信号t/。^'cos(2兀:/^+^)，其峰值 j对应于正弦激励装置输出加速度峰值；获得了稳态正弦激励装置输出加速度峰 值 。,=為4712^/与被测加速度计1输出峰值^后，便可对被测加速度计l灵敏度进 行校准，得到灵敏度Y为Y二J/(4"(T兀2//)。通过改变压电陶瓷4驱动电压C/,的频 率/，可以改变正弦激励装置的输出加速度值；通过选用不同系列的压电陶瓷， 压电陶瓷的工作频率可在数Hz到数百KHz的频率范围内工作，相应的正弦激励 可产生数g到上万g加速度输出，可以实现对量程数g到上万g的加速度传感器的 校准。
压电陶瓷正弦激励加速度计的校准装置，该装置由压电陶瓷4、安装盘3与 基座9组成，压电陶瓷4与安装盘3之间采用树脂胶粘接，压电陶瓷4通过树脂胶 安装在基座9上。
本发明的有益效果是通过改变压电陶瓷正弦激励装置的输入驱动电压频率/， 便可以实现输出加速度值的大幅度改变。该发明能实现较大范围内的加速度值
的改变，可以针对不同量程的加速度计进行校准，且装置简单、成本低。
附图1为基于压电陶瓷正弦激励的加速度计校准装置示意图。
图中1-被测加速度计，2-安装螺钉，3-安装盘，4-压电陶瓷，5-被测加速度 计输出线正极，6-被测加速度计输出线负极，7-压电陶瓷引线正极，8-压电陶瓷 引线负极，9-基座，M-压电陶瓷驱动电压，t/。-被测加速度计输出电压，5V压电
陶瓷输出位移。
具体实施例方式
结合附图1详细说明本发明的具体实施方式
， 一种压电陶瓷正弦激励的加速 度计校准方法，将待测加速度计1通过安装螺钉2安装于安装盘3上，安装盘3 通过树脂胶与压电陶瓷4连接，压电陶瓷4用树脂胶粘接在基座9，由压电陶瓷 4、安装盘3与基座9组成正弦激励装置。采用压电陶瓷4组成的稳态正弦激励 装置，在加速度计谐振频率与压电陶瓷工作频率范围内，对压电陶瓷4的压电 陶瓷引线正极7，压电陶瓷引线负极8上施加一个频率为/、幅值为t/正弦驱动 电压t/尸"'cos(2;r/什,)，则由压电陶瓷组成的正弦激励装置便会产生一个相应 的正弦的位移输出So^4(/cos(27r/什^)。压电陶瓷正弦激励装置产生的输出加速 度应为其输出位移对时间的二阶导数，其输出加速度为 『d^/d一^。'4兀^/cos(2兀;^+A)，输出加速度为随时间变化的正弦信号，其输出 最大加速度值即为其峰值为^^=^4兀2//。此时，被测加速度计1的被测加速 度计输出线正极5和被测加速度计输出线负极6之间测得的是压电陶瓷正弦激 励装置输出的加速度值，被测加速度计输出电压信号也为正弦信号 t/。^4'cos(2兀;^+^)，被测加速度计此时测得的加速度幅值为压电陶瓷正弦激励
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装置产生的加速度值。正弦激励装置输出峰值加速度时，对应被测加速度计此 时输出也为其峰值输出A获得了正弦激励装置输出加速度峰值与加速度计输出 峰值后，便可以完成对加速度计的校准工作，得到被测加速度计的灵敏度y为
<formula>formula see original document page 6</formula>。由于压电陶瓷正弦激励装置输出加速度值与压电陶瓷输入驱动
电压频率的平方成正比，与输出位移量成正比，通过改变压电陶瓷驱动电压频 率/，便可大幅度改变压电陶瓷正弦激励装置的输出最大加速度值，即可以实现 对不同量程的被测加速度计的校准。采用压电陶瓷作为正弦激励装置，虽然压 电陶瓷输出位移很小，只有数微米，但压电陶瓷可以工作在数百KHz的高频位 移输出条件下，此时输出加速度值能达到数万g，因此可以实现对高g值加速度 计的校准。
通过选用不同型号的压电陶瓷，压电陶瓷可以在数Hz到数百KHz的频率 范围内工作，由于压电陶瓷正弦激励装置可输出的加速度与压电陶瓷的工作频 率的平方成正比，因此可以实现对量程在数g到上万g范围内的加速度计的校 准。尽管压电陶瓷的输出位移很小(只有数微米)，但压电陶瓷能在数百KHz条 件下工作，且其输出的最大加速度值是与其输出频率的平方成正比的，因此压 电陶瓷通过其快速交变位移输出所产生的加速度值是很大的。以本实施例中压 电陶瓷的输出位移为5microns，工作在50KHz的正弦输出状态，则其输出的最大加 速度为<formula>formula see original document page 6</formula>，此时的高g值加速 度输出，完全能满足高g值加速度计校准的要求。
权利要求
1、一种压电陶瓷正弦激励加速度计的校准方法与装置，校准方法其特征是将被测加速度计(1)通过安装螺钉(2)安装在由压电陶瓷(4)与安装盘(3)组成的正弦激励装置上，对压电陶瓷(4)的压电陶瓷引线正极(7)、压电陶瓷引线负极(8)上施加一个频率为f的正弦驱动电压Ui＝U·cos(2π·f·t+0)，正弦激励装置便会产生一个相应的正弦输出位移S0＝A0·cos(2π·f·t+s)，则正弦激励装置产生的加速度为其输出位移对时间的二阶导数，即输出加速度为a＝dSo2/dt2＝A0·4π2·f·f·cos(2π·f·t+s)，获得压电陶瓷(4)输出位移幅值A0后，就确定了正弦激励装置的输出加速度峰值为amax＝A0·4π2·f·f；此时，被测加速度计(1)的被测加速度计输出线正极(5)和被测加速度计输出线负极(6)之间测得的是正弦激励装置输出的加速度值，被测加速度计(1)输出亦为正弦信号Uo＝A·cos(2π·f·t+a)，其峰值A对应于正弦激励装置输出加速度峰值；获得了稳态正弦激励装置输出加速度峰值amax＝A0·4π2·f·f与被测加速度计(1)输出峰值A后，便可对被测加速度计(1)灵敏度进行校准，得到灵敏度γ为γ＝A/(4·A0·π2·f·f)动；通过改变压电陶瓷(4)驱动电压Ui的频率f，可以改变正弦激励装置的输出加速度值；通过选用不同系列的压电陶瓷，压电陶瓷的工作频率可在数Hz到数百KHz的频率范围内工作，相应的正弦激励可产生数g到上万g加速度输出，实现对量程数g到上万g的加速度传感器的校准。
2、 根据权利要求l所述的压电陶瓷正弦激励的加速度计校准方法的装置，其 特征是该装置由压电陶瓷(4)、安装盘(3)与基座(9)组成，压电陶瓷(4)与 安装盘(3)之间采用树脂胶粘接，压电陶瓷(4)通过树脂胶安装在基座(9)上。
全文摘要
本发明压电陶瓷正弦激励的加速度计校准方法及装置，是属于微机电系统中微机械加速度计领域。一种压电陶瓷正弦激励加速度计的校准方法与装置，将被测加速度计通过安装螺钉安装在由压电陶瓷与安装盘组成的正弦激励装置上，对压电陶瓷施加一个频率为的正弦驱动电压，正弦激励装置便会产生一个相应的正弦输出位移。校准装置由压电陶瓷、安装盘与基座组成，压电陶瓷与安装盘之间采用树脂胶粘接，压电陶瓷通过树脂胶安装在基座上。降低加速度计校准成本，提高加速度计的校准精度。装置简单、成本低。
文档编号G01P21/02GK101101306SQ20071001224
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月21日 优先权日2007年7月21日
发明者佘东生, 孙屹博, 涛 王, 王晓东, 王立鼎 申请人:大连理工大学