1、导言
微加速度计是MEMS（Micro Electromeclaanical System）的一个重要分支，在航空航天、轿车、国防等范畴有着广泛运用。高g值加速度传感器作为一次外表被广泛运用于碰击及高速运动进程中高过载丈量，在深侵彻兵器规划中，它可用于辨认方针，也可用于丈量飞机抗坠毁试验中和轿车磕碰试验中的过载川。高g值加速度传感器灵敏度系数的精度直接影响丈量精度。因为高g值加速度传感器在许多场合都能够重复运用，在运用进程中，因为所接受高过载效果，其灵敏度系数或许发生变化，需常常校准。因而高g值加速度传感器灵敏度的丈量不仅在研发高g值加速度传感器中扮演着重要人物，并且在抗高过载丈量中起着重要效果。首要介绍微型霍普金森（Hopkinson）杆技能，选用激光多普勒原理，用衍射光栅做协作方针，运用调频信号的一种数字化解调办法完成多普勒频移数据处理，时间分辨率为一个采样间隔。该技能具有鲁棒性好、进程收敛、成果精确等特色。运用滑动最小二乘拟合直线段的办法完成微分运算，取得冲击速度和加速度的瞬时丈量值，并给出试验成果。
2、加速度传感器校准设备及作业进程
图1为高g值加速度冲击传感器校准设备，是由Hop-kinson杆、差动式激光多普勒干与仪、数字示波器和核算机体系组成。
霍普金森（Hopkinson）激光干与冲击试验台是加速度传感器冲击规范专用差动激光多普勒测速仪和小型空气炮加载体系，首要用于高g值丈量，运用 Hopkinson棒，在杆中发生应力波，在间隔端面几倍棒直径处，应力波的波振面实践上变成平面波，只需棒的长度与直径之比充沛大，用Hop- kinson冲击机，在校准端面可取得波形杰出及横向运动很小的冲击进程。差动式激光多普勒测速仪是丈量经过激光探头示踪粒子的多普勒信号，再依据速度与多普勒频率的联系得到速度。因为是激光丈量，关于流场没有搅扰．测速规模宽，并且因为多普勒频率与速度是线性联系。和该点的温度、压力没有联系，是现在世界上速度丈量精度最高的仪器，其作业进程如图1所示，运用Hopkinson冲击机对Hopkinson棒发射弹体，发生冲击加速度，一起效果于光栅和被测加速度传感器，被测加速度传感器测得的信号经信号适调仪后被动态信号分析仪收集，光栅位移经多普勒激光干与仪发生具有多普勒效应的调频信号，该信号被数字示波器收集，对该调频信号进行频率解调后，可取得效果于加速度传感器的加速度值。
3、高g值冲击加速度传感器校准原理
激光多普勒一次冲击校准法选用激光多普勒原理，用衍射光栅做协作方针，肯定复现冲击加速度量值，并校准加速度计。反射式衍射光栅发生的多普勒频移为：
式（4）取峰值得到冲击加速度峰值aP。肯定复现的冲击加速度峰值ap作为参阅量值，与被校加速度计输出的电量峰值VP作比较，得被校加速度计的冲击校准灵敏度：
别的，运用多普勒信号测得的速度改变量和加速度计输出波形所包络的面积也可确认被校加速度计的灵敏度。该灵敏度界说为：
式中，Us为加速度计的输出电压；a为加速度；g为规范重力关于磕碰进程，仅在t1-t2时间内存在加速度，也就是说在t1-t2时间内加速度计的运动速度从0增加到u，则式（6）可改写为：
由式（8）可看出：要确认Se需求测得
4、试验数据及成果处理
对ENDEVCO公司出产的2225，2225M5A型、PCB公司出产的356820型加速度传感器进行灵敏度测验试验。试验成果如表1所示。
运用2225型冲击传感器和IM133电荷放大器做试验得图2~图5的曲线波形。被测传感器经电荷发生器归一化处理，输出刻度为1 mV／g。图2为实践试验取得的冲击进程中激光多普勒干与信号，挑选多普勒信号的开端点，去掉开端部分的不正常信号。该冲击校准设备中，滤波截止频率= 54 kHz，激光波长K=0．632 99 μm；激光干与中运用二级衍射条纹，p=2；q=-2；光栅栅距d=1／150 mm。冲击进程中的激光多普勒干与信号经核算，可得到冲击速度曲线，由式（3）取得图3所示的冲击速度波形曲线，最大速度v=5．33 m／s；由式（4）取得图4所示冲击加速度波形曲线，其峰值加速度g=4 497．533 7 m/s2，脉宽T=185μs，图5为冲击进程中加速度传感器输出波形曲线，截取有用信号，从该图可得其峰值VP=5．13 V，由式（6）可得被校加速度传感器的冲击校准灵敏度Sch=1．14 mv／g。由式（8）可得被测加速度传感器的均匀灵敏度：Se=0．766 pc／g。
Hopkinson杆是校准高g值加速度传感器很好的试验设备，经过差动式激光多普勒测速仪，能够对冲击传感器在高g值段进行灵敏度校准试验。 ENDEVCO的2225、2225M5A型冲击传感器的灵敏度符合较好，与各冲击传感器出厂灵敏度比较，差错小于0．1％，356820型传感器是3轴向冲击传感器，X轴的差错较小而别的两个轴向灵敏度差错偏大。
5、定论
本文所运用的冲击加速度校准办法，是现在原理最完善、最牢靠的激光多普勒冲击校准办法，完成了肯定复现冲击加速度量值，选用光栅差动式激光干与仪，完成冲击加速度的精确丈量。为高g值加速度传感器的重复运用供给一种比较精确的参阅规范。
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