典型Hopkinson压杆装置的校准问题探讨

典型Hopkinson压杆装置作为动态力学领域普遍采用的一种冲击加载手段,目前国内还未建立相关校准规范或标准。根据典型Hopkinson压杆试验装置和压杆校准装置的结构组成,分析得到Hopkinson压杆装置校准所涉及的主要参数,并对其可行性进行简单的说明。     

高g值加速度计宽脉冲冲击校准准则

针对高g值加速度计冲击灵敏度绝对法校准中遇到的激励脉冲的宽度问题,以加速度计数学模型为基础,导出了适用于高g值加速度计冲击灵敏度校准的宽脉冲校准准则。该准则给出了对不同谐振频率的高g值加速度计的冲击灵敏度进行校准时,校准所需的激励宽脉冲的最小宽度与加速度计第一阶安装谐振频率、阻尼比及校准误差的关系。以Hopkinson杆校准系统为试验手段,通过988型高g值压电加速度计和SIMIT-AYZ-3型高g值压阻加速度计的校准试验数据验证了准则的正确性。该准则为高g值加速度计冲击灵敏度校准时激励脉冲宽度的确定提供了理论依据。     

一种加速度计冲击校准系统

介绍了一套加速度计冲击校准系统的测试原理和方法,该系统可产生半正弦冲击脉冲,可对压电式、内置电路式和压阻式等多种加速度计的冲击灵敏度进行校准.其中冲击比较校准器通过弹体碰撞装有标准传感器和被校传感器的砧子,进行背靠背式比较校准,其可产生低量程的冲击加速度,可对加速度计进行精确、可控的校准;高g值冲击校准器可产生可控的冲击激励脉冲,共基于Hopkinson棒原理,通过高压气加速弹体碰撞Hopkinson棒,使棒中产生压缩波,并传到装有被校传感器的棒的另一端,系统通过贴在棒中部的应变片测得该点的应变,通过应变与加速度之间的关系式计算出棒末端被校传感器处所受到的冲击加速度值.     

落锤式冲击加速度标准装置的研究与建立

阐述了基于落锤式冲击加速度标准装置的结构及试验原理,基于相应的数字化仪硬件,结合虚拟仪器技术,按照ISO16063—22冲击比较法校准标准的要求设计了相应的校准软件,实现了加速度计冲击比较法校准。并且与基于Hopkinson杆的冲击激励系统产生的冲击波形进行了比较分析,通过试验数据验证了该冲击加速度标准装置的可靠性,同时对振动与冲击2种校准方式进行了比较并说明了校准结果差异的原因。     

高g值微加速度计在冲击环境下的可靠性

详细分析了高g微加速度计在冲击环境下的失效模式和失效机理,对0～150 000g 4端全固支的压阻式梁-岛结构微加速度计进行霍普金森杆(Hopkinson bar)激光干涉冲击试验.由试验结果可知,该结构的微加速度计抗冲击过载能力达100 000 g以上,微加速度计的失效模式表现为梁的裂纹和断裂.微加速度计在冲击环境下的可靠性采用应力-强度干涉模型进行评估.     

陶瓷材料动态断裂韧性测试

为了测试陶瓷材料动态断裂韧性,利用Hopkinson压杆实验原理和改装的Hopkinson压杆装置,并将试件加工成单边切口梁进行了三点弯曲动态试验.利用改装的Hopkinson压杆装置可直接测得透射应力波,从而直接得到试件变形过程中作用在试件上的支反力.本文定义了无量纲挠度和挠度变化率,给出了几种陶瓷材料在不同挠度变化...     

振动比较法校准中加速度计灵敏度幅值校准不确定度的评估

加速度计参考灵敏度是加速度计套组(由加速度计与配套放大器组成)和振动测量仪最为关键的一项技术指标。振动比较法校准程序如下：将被校加速度计与标准加速度计背靠背刚性地安装在校准振动台的台面中心，采用正弦激励．将校准台调整到参考频率160Hz(或80Hz)和参考加速度100m／s^2(或10m／s^2)，选择放大器(电荷或电压)量程到合适的档位．     

基于外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法研究

与单轴向振动激励相比,三轴向标准振动台能够模拟被校三轴向加速度计的实际应用环境。利用三轴向标准振动台获取被校加速度计真实的空间响应特性,以实现被校加速度计的精确校准。立足于加速度矢量理论与三轴向加速度计的灵敏度矩阵模型,提出基于带通采样的外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法,通过计算被校加速度计的灵敏度矩阵实现其校准。实验结果表明,该方法能够同时实现高精度的三轴向加速度计主轴与横向灵敏度的校准,有效地降低了校准时间与重复安装误差。     

基于离心机的低气压精密控制研究

针对惯性器件全量程气压灵敏度校准难题,发明了一种可抗高离心加速度的气压箱结构,并研制了离心-气压复合校准装置,实现了大g值条件下惯性器件气压特性的校准。本装置设计了两种工作模式:离心机静止时,利用真空泵、高精度压力传感器等气压精密测控系统实现离心-气压复合校准装置的精密控压;离心机工作时,通过密封技术等实现离心-气压复合校准装置保压。本装置通过对安装在离心机上的试验箱内气压进行精密控制,将高线加速度与气压环境有机结合在一起,为加速度计提供可靠的加速度、气压复合计量校准环境。实验结果验证了所设计的气压箱结构可以实现气压范围1~100 kPa,气压偏差优于10 Pa的精密控制。     

高g值加速度传感器激光绝对法冲击校准技术研究

在详细分析反射式激光多普勒原理的基础上,研究了高g值加速度传感器的冲击校准方法。该方法利用Hopkinson杆作为加载手段,利用差动式激光多普勒干涉仪来绝对复现冲击加速度的量值。针对高g值压阻加速度传感器SIMIT-AYZ-60k进行了一系列的校准试验,利用积分运算法和最小二乘法的组合从准动态条件下的校准数据得到了准静态条件下的传感器冲击灵敏度。试验表明,这种方法实现了利用脉宽有限的激励脉冲对固有频率在20kHz以上的高g值加速度传感器的校准,校准的不确定度可以满足冲击测试的工程需求。     

MEMS高量程压阻加速度计侵彻双层钢靶性能测试

设计一种MEMS高量程压阻加速度计,利用其组成的弹体测试系统进行双层钢靶实弹侵彻试验,并获得完整的侵彻数据。利用Matlab数据处理软件对其进行处理,获得有效的侵彻数据。试验结果表明,弹体在整个发射、侵彻钢靶过程中,测试系统所测数据误差均小于10%,说明设计的MEMS高量程压阻加速度计性能稳定,可完全满足工程化应用要求,为研究双层介质侵彻特性及控制弹体在特定介质层的爆破技术提供参考依据。     

一种摆式大量程加速度计的设计

介绍了一种摆式大量程加速度计的工作原理.基于经典控制理论完成了加速度计各环节数学模型的建立,对加速度计悬丝支承、力矩器、位移传感器、伺服电路等部件进行了说明,阐述了该大量程加速度计的技术特点.     

加速度计动态校准装置的研究

加速度计动态校准装置的研究是在加速度计静态校准的基础上提出的.针对加速度计动态校准领域中在大加速度、低频范围内的校准,本文论述了加速度计动态校准发展现状,主要从校准装置的原理、组成和不确定度分析等几方面进行了研究,最后对该校准装置的下一步研究领域进行了展望.     

基于窄脉冲冲击激励的压电加速度计动态校准

论述了目前加速度计校准的方法以及主要不足之处,并以压电加速度计为例,采用冲击激励法对其进行了动态校准,详细说明了校准所使用的装置和校准过程,采用单自由度的质量弹簧系统来描述加速度计的数学模型,利用系统辨识的方式得到了数学模型的参数,分析了加速度计动态校准的结果并且与绝对法振动校准进行了比较与分析。     

一种压阻式高g值加速度计的校准方法

详细介绍了一种检测自制高g值加速度传感器的技术。利用Hopkinson杆装置进行检测,对检测数据包括电压U与g值进行线性拟合,根据拟合直线来标定自由落体冲击装置的恢复系数k,达到校准整个自由落体冲击装置的目的。     

加速度计校准技术综述

对线加速度计校准技术的研究进展进行了回顾和评述,包括校准理论、校准方法和相应的校准装置。通过综合研究单一环境参数的加速度计校准技术,阐述了多环境参数的复合环境校准是加速度计校准的主流发展方向,并对国内外加速度计校准技术发展过程中需要解决的关键问题和研究前景做了分析。     

基于冲击激励的加速度计动态特性的校准与补偿

采用一种基于钢球对碰撞的窄脉冲冲击激励装置,结合外差式激光干涉仪对加速度计进行了绝对法冲击校准,分析了该装置所产生波形的特点。利用加速度计的输入输出信号,采用相关二步法对表征加速度计动态特性的数学模型参数进行了辨识,与绝对法振动校准结果的比较说明了加速度计模型以及动态校准的可靠性。最后基于动态校准得到的加速度计模型,设计了数字补偿滤波器,通过对加速度计动态特性的补偿,提高了加速度计的带宽,减小了动态误差。     

微机械电容式加速度计的开环工作模式

在微机械电容式加速度计中利用静电力反馈使加速度计处于闭环力平衡模式工作,能提高加速度计的线性度。本文阐述了静电力在开环工作模式中的作用,导出了相关的灵敏度公式,报导了实验结果和成功地将原闭环工作的±１ｇ 量程加速度计直接变为低量程的微机械电容式加速度计的实例,其量程为±０．０１ｇ,线性度优于０－２ ％ 。     

一种六加速度计无陀螺惯性导航系统安装误差校准方法研究

针对加速度计安装方向和位置向量补偿的问题，理论上推导了一种六加速度计无陀螺惯性导航系统安装误差校准方法，通过重力效应进行加速度计方向向量的校准，通过载体旋转产生的向心加速度进行位置向量的校准，然后利用校准的结果进行加速度计输出补偿，并进行了计算机数字仿真。仿真结果表明，经加速度计安装校准和补偿，系统精度可提高600倍以上，验证了该方法的有效性。     

基于离心-振动复合装置的加速度计整流误差校准

通过对加速度计传统整流误差校准方法的分析研究,提出了基于离心-振动复合加速度输入的加速度计整流误差校准方案。并通过建立加速度计的非线性耦合模型,给出恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计整流误差计算方法。利用研制的离心-振动复合校准装置, 进行了恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计的整流误差试验,结果验证了基于恒加速度和振动加速度复合输入的加速度计整流误差校准方法的合理性和可行性。