[发明专利]挠性摆片位移测试装置及测试方法

说明书

本发明提供了一种挠性摆片位移测试装置及测试方法，挠性摆片包括摆舌及线圈，摆舌的部分表面覆盖有镀金膜层形成反射区，装置包括光源、分光板、温度调节器、第一反射镜组及光电探测器，光源发出的平行光在分光板处分别形成第一检测光及第二检测光，第一检测光经分光板反射至第一反射镜组，经反射后再经分光板透射后被光电探测器接收，第二检测光经分光板透射至反射区，经反射后再经分光板反射后被光电探测器接收，温度调节器用于调节线圈的温度，根据光电探测器接收的光程信息获取挠性摆片的第一位移。通过采用光学相位测量方法来测量石英加速度计的挠性摆片受温度影响的微小位移，解决了传统的电容式检测方法存在的问题。

技术领域

本发明涉及惯性测量技术领域，尤其涉及一种挠性摆片位移测试装置及测试方法。

背景技术

加速度计在惯导系统的快速发展过程中起到至关重要的作用，它的基本功能是测量某一方向的线加速度，当加速力作用在这个方向上或者绕着这个方向时，加速度计将产生最大的输出信号。加速度计在石油、船舶、汽车等领域被广泛应用，其功能的优劣在惯性导航中起着不可替代的作用。

石英挠性加速度计具有广泛的应用场景，其工作原理为挠性摆片与线圈组成检测质量块，由于受到惯性作用会相对于平衡位置发生位移，从而产生惯性力矩，差动电容器间距发生变化使得电容量发生变化，再通过伺服电路检测这一变化输出相应的电流信号，馈送到力矩器产生反馈力矩使摆片回到平衡位置。由于摆片的位移直接关系到加速度计的输出，而线圈的通电会产生一定的温度变化。因此，研究挠性摆片受到温度影响时产生的位移具有深刻的意义。

石英挠性加速度计的挠性摆片一般由石英玻璃、镀金膜层和力矩线圈组成，加速度计输出一般采用电容式检测方法，由于挠性摆片产生的位移非常微小，其电容变化也会非常小，因此电容式检测方法精度和灵敏度很难提高。电容值的变化和线圈温度变化的影响相互耦合，使得加速度计的输出误差难以分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挠性摆片位移测试装置及测试方法，解决传统的电容式检测方法存在的分辨率低、噪声大、精度低以及靠时间积分导致的响应时间慢的问题，提高石英加速度计的输出精度。

为了达到上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种挠性摆片位移测试装置，用于测试石英加速度计的挠性摆片受温度影响的位移，所述挠性摆片包括摆舌及设置于所述摆舌上的线圈，所述摆舌的部分表面覆盖有镀金膜层形成反射区，所述挠性摆片位移测试装置包括光源、分光板、温度调节器、第一反射镜组及光电探测器，所述光源发出的平行光在所述分光板处反射及透射后分别形成第一检测光及第二检测光，所述第一检测光经所述分光板反射至所述第一反射镜组，经所述第一反射镜组反射后再次经过所述分光板，再经所述分光板透射后被所述光电探测器接收，所述第二检测光经所述分光板透射至所述反射区，经所述反射区反射后再次经过所述分光板，再经所述分光板反射后被所述光电探测器接收，所述温度调节器用于调节所述线圈的温度，根据所述光电探测器接收的光程信息获取所述挠性摆片在设定温度下的第一位移。

可选的，所述摆舌上未覆盖所述镀金薄膜的区域为透射区，所述挠性摆片位移测试装置还包括第二反射镜组，所述光源发出的平行光在所述分光板处反射及透射后分别形成第三检测光及第四检测光，所述第三检测光经所述分光板反射至所述第一反射镜组，经所述第一反射镜组反射后再次经过所述分光板，再经所述分光板透射后被所述光电探测器接收，所述第四检测光经所述分光板透射至所述透射区，经所述透射区透射至所述第二反射镜组，经所述第二反射镜组反射至所述透射区，经所述透射区透射至所述分光板，再经所述分光板反射后被所述光电探测器接收，根据所述光电探测器接收的光程信息获取所述挠性摆片在设定温度下的热膨胀误差，根据所述挠性摆片的第一位移及所述热膨胀误差得到所述挠性摆片的第二位移。

可选的，所述挠性摆片位移测试装置还包括会聚镜组，所述第一检测光及所述第二检测光经所述会聚镜组会聚后被所述光电探测器接收。