高固有频率高g值加速度传感器的动态幅频特性校准研究

【摘要】随着传感技术的飞速发展，高固有频率高g值加速度传感器越来越多地应用到国防军事等关键领域，传感器动态性能对测试系统的精度及性能起到了决定作用。高过载测试往往会导致动态特性的变化，因而必须进行动态幅频特性校准。本文在简要分析了传感器基本模型及动态幅频特性校准原理的基础上，主要进行了以下几个方面的研究：（1）激励信号的产生和测量。对比实验分析表明，本文提出的小尺寸Hopkinson杆可以产生校准所需的幅值10,0000gn左右，脉宽小于10μs的高g值窄脉冲激励信号；且轴向激光测量法比应变片和横向激光测量法效果更好。（2）安装结构模型分析及有限元仿真。本文将传感器及其安装载体薄壁圆筒等效为双自由度系统，并通过ANSYS/LS-DYNA软件，对安装座套筒常规型、垫片光孔改进型、杆端光孔直接型三种安装结构，进行了有限元模型仿真。结果表明，上述轴向模式安装结构中，激光所测激励信号与传感器底部实际激励信号不等效。仿真结果为下一步安装方式的改进指明了方向。（3）幅频特性校准实验。本文在有限元模型仿真的基础上，采用三种不同安装方式，对动态幅频特性进行了校准实验。实验结果表明：所设计系统可以激起传感器更高阶的谐振分量；相比于安装座套筒改进型和垫片光孔改进型，杆端光孔直接型获得的幅频特性曲线工作频带内更为平直，最大波动幅值为-2dB。
【作者】李婉蓉；
【导师】范锦彪；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】高固有频率高g值加速度传感器；幅频特性；小尺寸Hopkinson杆；安装方式；有限元模型；

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