[发明专利]高量程加速度传感器横向响应波的自跟踪识别方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及提供一种高量程加速度传感器横向响应波的跟踪识别方法和 系统，属于微传感器的力学测试分析领域。

背景技术

在加速度传感器的测试方法中，绝对测试法属于一级原始标定测试，常 采用金属应变法或者激光干涉法用来作为信号的检测手段，以表征待测试的 加速度传感器的特性。比较法是较为常用的一种二级的具有传递特性的测试 法，即采用一个已经标定过的参数已知的加速度传感器来测试另外一个加速 度传感器，以获取加速度传感器的灵敏度等参数。实际上，更为主要的是参 数已知的用来比较的加速度传感器更能起到波形同步跟踪和识别的作用，进 行输出波形幅度和相位等几个参数的比较。

横向响应或者横向灵敏度是加速度传感器的一个重要参数。对于量程在 10000g(g＝9.8m/s²)以上的单轴高量程加速度传感器，在测量横向响应或者灵 敏度时，由于横向输出信号的灵敏度较低，当横向加速度作用到敏感结构上 时，传感器输出信号波形的幅度就非常小，同时受到来自加速度传感器和外 界其他信号的干扰，横向碰撞过程中产生的第一个输出波很难识别。在申请 号为[200710037952.0]的申请中，横向响应可以采用比较法进行测试。给出 了利用两个加速度传感器的比较法，可以容易获取这一信号。但当只有一只 被测试的加速度传感器，而又没有其他应变计、加速度传感器或其它外界触 发装置时，这时识别主撞击过程中的第一个横向响应波就成为一个大的问题。 大多时候，在主撞击持续时间后，一些复杂的高频率波会产生。因为，器件 的横向效应本身就很小，这就导致区分和识别主撞击持续时间内第一个横向 输出波信号变得困难。因此，本发明拟提出在只有一只待测试的加速度传感 器的情况下，对此加速度传感器的横向响应进行自跟踪识别的方法和使用的 系统，用来进行识别高冲击过程中的加速度传感器的第一个横向响应波。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高量程加速度传感器的横向响应跟踪识 别的方法及其使用的系统。本发明的特征在于利用金属间摩擦碰撞或者金属 与空气摩擦等产生的电信号作为触发信号标记，同时利用声波在金属杆中传 播时间是一固定数值进行时域上的尺度分析，对高量程加速度传感器横向响 应波的信号跟踪和识别，整个识别系统包括放大器、计算机数据采集系统， 和一个待测试的加速度传感器，而无需外加触发装置或者传感器、应变计等。 本发明的目的之一在于提供一种高量程加速度传感器横向信号自跟踪识别和 分析的方法。

金属杆下落过程中与空气摩擦产生静电荷，当发生碰撞时，所积累的电 荷会瞬间产生一个尖锐脉冲电压，所产生的脉冲信号的时间非常短，通常在 数微秒量级，由于此信号并非是真实的力学加速度或者外力产生的信号，并 且时间又非常短，所以加速度传感器并没有发生形变响应，也就是加速度传 感器敏感质量块并没有发生机械形变而产生压阻响应，实际上这一信号由于 电压幅值很高超过所设定的电平而以电磁波的速度经过导线传递到数据采集 系统，数据采集系统在此刻开时进行信号记录。计算机的数据采集系统一直 处于工作状态中，当有信号超过所设定的阈值电平时，就开始进行数据采集。 随后，碰撞过程所产生的应力波将以声速沿金属杆传递到加速度传感器，加 速度传感器的敏感压阻质量块发生形变，产生电压输出经过导线传递到数据 采集系统。数据采集系统就将所有的信号电压波形记录下来。其中的时间间 隔取决于金属杆中的声速和长度，传播时间表示为t＝L/C，而声速是由材料的 杨氏膜模量和密度参数决定的，在钢或铝合金金属杆中声速为C＝5000m/s。也 就是说，摩擦碰撞产生的触发电信号以光速运动到达采集系统，而碰撞过程 所产生的声波信号运动速度要远远低于电信号，因此，在此尖脉冲触发后的 t＝L/C时间，横向波信号将要到达，利用这一原理就可以进行自动信号波形 的自动跟踪。也就是说，利用摩擦产生的尖脉冲信号作为触发电平，用来进 行记录这一过程。