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        10000g值沖擊傳感器幅值非線性測試研究

        2014-04-29 18:33:34于德潤褚雷陽
        中國電子商情 2014年12期
        關(guān)鍵詞:夾具固有頻率幅值

        于德潤 褚雷陽

        引言:某研制型號產(chǎn)品任務(wù)書要求10000g值的沖擊傳感器幅值非線性小于5%,在生產(chǎn)、測試后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的沖擊傳感器非線性指標(biāo)普遍達(dá)到7%~15%,不能滿足要求。在對影響沖擊傳感器幅值非線性校準(zhǔn)的主要因素:測試設(shè)備精度、安裝方式、傳感器固有頻率等進(jìn)行分析后,將對高g值沖擊傳感器非線性測試方法進(jìn)行了改進(jìn),使被測傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器背對背連接在一起,提高了高g值沖擊傳感器非線性測試的精度,從而更準(zhǔn)確、有效地校準(zhǔn)高g值沖擊傳感器的幅值非線性,結(jié)果表明按此方案校準(zhǔn)的沖擊傳感器的幅值非線性全部小于5%,滿足任務(wù)書要求,交付的產(chǎn)品通過了飛行試驗(yàn)的考核。

        一、引言

        沖擊傳感器幅值非線性是指在規(guī)定的加速度范圍內(nèi),加速度傳感器的靈敏度隨不同的加速度值的變化情況,一般是隨著加速度值的升高,幅值線性曲線上翹。而沖擊傳感器的幅值動態(tài)范圍是指沖擊傳感器幅值線性曲線上以一定精度保持線性的一段。本產(chǎn)品為10000g沖擊傳感器,采用了沖擊比較校準(zhǔn)法,但在測試中發(fā)現(xiàn)非線性測試時(shí)脈沖寬度比較窄,10000g時(shí)脈沖寬度大約為0.1ms,容易產(chǎn)生諧振,引入高頻分量影響傳感器的非線性,使絕大多數(shù)產(chǎn)品不能滿足要求。

        二、沖擊傳感器非線性校準(zhǔn)方法研究

        沖擊比較法校準(zhǔn)也稱為沖擊二次校準(zhǔn)法,任何能夠產(chǎn)生可復(fù)現(xiàn)的速度變化并且該變化是時(shí)間的函數(shù)的方法都可以用來校準(zhǔn)加速度傳感器的靈敏度,要精確的得到加速度傳感器的沖擊靈敏度,不僅取決于待測傳感器的機(jī)械和電氣特性,也取決于測量系統(tǒng)的特性。最好進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn),從而確定傳感器的非線性以及所觀測大致范圍內(nèi)記錄儀器的非線性。對沖擊信號校準(zhǔn)裝置的性能參數(shù)比較見表1。

        表1沖擊校準(zhǔn)裝置

        找出 中的最大值 ,此即為傳感器的非線性。

        三、沖擊傳感器的安裝設(shè)計(jì)

        10000g沖擊傳感器非線性校準(zhǔn)裝置為ENDEVCO 68375型振動沖擊自動校準(zhǔn)裝置。標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)非線性為1%,沖擊傳感器測試系統(tǒng)安裝情況如圖1所示。將傳感器安裝在測試夾具上,測試夾具安裝在標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)上。標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)通過螺紋連接在測試砧子上,沖擊校準(zhǔn)裝置的空氣槍沖擊測試砧子,產(chǎn)生沖擊激勵(lì)信號進(jìn)行非線性測試,傳感器要經(jīng)過三次轉(zhuǎn)接才能安裝到校準(zhǔn)裝置上。

        測試夾具的轉(zhuǎn)接降低了系統(tǒng)的固有頻率,使沖擊傳感器產(chǎn)生諧振,影響沖擊傳感器的非線性測試精度。為了提高沖擊傳感器的非線性測試精度,采取膠接方式,使沖擊傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器背靠背連接在一起,被測沖擊傳感器的輸出波形與標(biāo)準(zhǔn)傳感器的波形非常接近,沖擊脈沖寬度一致,沖擊傳感器輸出波形沒有發(fā)生震蕩。沖擊傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器膠接示意圖如圖1所示。

        圖1沖擊傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器膠接示意圖

        通過采用沖擊傳感與標(biāo)準(zhǔn)傳感器膠接的新方法,降低了測試系統(tǒng)的高度,提高了測試系統(tǒng)的固有頻率,使非線性測試更準(zhǔn)確。對傳感器進(jìn)行了非線性測試。數(shù)據(jù)見表2。

        表210000g沖擊傳感器非線性測試結(jié)果

        四、結(jié)論

        被測傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器、測試系統(tǒng)之間的安裝方式對高g傳感器非線性校準(zhǔn)的影響很大,而測試夾具的轉(zhuǎn)接,降低了系統(tǒng)的固有頻率,使沖擊傳感器產(chǎn)生諧振,從而影響沖擊傳感器的非線性測試精度。而通過一種膠接方式使被測傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器背對背連接在一起,降低了測試系統(tǒng)的高度,提高了沖擊傳感器測試系統(tǒng)的固有頻率,使沖擊傳感器的輸出緊緊跟隨標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出,測試中沖擊傳感器不再發(fā)生高頻諧振,減小了由于沖擊夾具轉(zhuǎn)接對沖擊傳感器的損傷,在保證產(chǎn)品敏感芯體安全的同時(shí),提高了沖擊傳感器非線性測試的效率,使非線性測試精度從15%提高到小于5%。小小的改進(jìn)解決了困擾產(chǎn)品研制的大問題。

        (作者單位:二炮駐哈爾濱軍事代表室)

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