[发明专利]一种加速度传感器横向串扰的测试装置与方法

说明书

本发明提供的是一种加速度传感器横向串扰的测试装置与方法。利用辅助夹持配件将旋转台与传感器探头进行装配并垂直固定在振动测试平台上组成测试装置，通过对传感器探头旋转一周进行横向灵敏度测试，得到传感器不同旋转角度下的横向灵敏度和旋转角度值，将其绘制成横向灵敏度测试曲线图，得到无较大误差测试点的测试结果，利用计算公式拟合求出测试装置带来的偏差角度和传感器探头自身的偏差角度，从而得出加速度传感器实际的横向串扰。本发明可以在加速度传感器的横向串扰测试中消除振动测试平台的角度偏差和固定装置的安装角度偏差的影响，从而实现加速度传感器横向串扰性的精确测试；该方法可适用于不同类型的加速度传感器的横向串扰测试。

技术领域

本发明属于传感器性能测试技术领域，涉及一种加速度传感器横向串扰的测试装置与方法。

背景技术

在加速度传感器的参量中，除了主灵敏度和固有频率外，横向灵敏度也是其一个重要参量，横向灵敏度的好坏直接影响到加速度传感器的矢量性能。加速度传感器的横向灵敏度越低，其方向性能越好。

加速度传感器可等效为弹簧-质量系统，认为其只沿着弹簧的单一弹性方向产生相对位移，并转化为传输光路中的相位变化。在这种理想条件下，弹簧-质量系统仅在弹簧轴向方向上存在弹性形变，因此传感器将只对沿弹簧轴向方向的加速度信号产生响应，对沿弹簧横向方向的加速度信号没有响应。但是在实际的加速度传感器中，由于弹簧-质量系统在弹簧横向方向上也具有等效刚度，以及传感器制造和加工的误差都会不可避免地产生横向方向的加速度信号响应。将传感器对横向方向的加速度信号的响应定义为横向灵敏度，而横向串扰定义为横向灵敏度与轴向灵敏度比值的对数值的20倍，其表达式为：

在理想条件下，加速度传感器结构为轴对称结构，但是在实际的加速度传感器中，加速度传感器结构存在非对称性，以至于加速度传感器的敏感轴方向与轴向方向存在一个微小的偏差角度θ，又称传感器探头自身的偏差角度θ，因此横向灵敏度与轴向灵敏度比值为：

以传感器探头自身的偏差角度可以得出加速度传感器实际的横向串扰。但是由于振动测试平台与传感器探头之间存在装配误差，导致传感器的敏感轴方向与测试施加的加速度方向之间将会额外引入偏差角度α，α通常非常小，在传感器的敏感轴方向不与振动测试平台施加的振动方向垂直时，其造成的测量误差基本可以忽略。但是在对传感器进行横向串扰的测试时，由于传感器探头自身的偏差角度θ也是小角度，因此偏差角度α会对横向串扰测试结果产生较大影响。

目前在加速度传感器的横向串扰测试中，测试装置产生的测试误差影响了加速度传感器的横向串扰测试，导致测试结果无法真实反应加速度传感器的串扰性能，例如Meng.Pang等人在文献“Analysis and Amelioration About the Cross-Sensitivity ofa Fiber-Optic Accelerometer Based on Compliant Cylinder(Journal of LightwaveTechnology，vol.26，no.3，pp.365-372，Feb.1，2008)”中提出了一种加速度传感器横向灵敏度的测试方法，该方法揭示了加速度传感器横向灵敏度和测量频率的关系，以及横向灵敏度随旋转角度的变化规律，但该方法忽略了振动测试平台的偏差角度和固定装置的安装偏差角度，无法得出传感器探头自身偏差角度的准确值。

本发明通过考虑传感器探头自身的偏差角度、振动测试平台的偏差角度和固定装置的安装偏差角度，建立旋转传感器探头横向灵敏度测试模型，基于此模型建立加速度传感器横向串扰的测试装置与方法，将振动测试平台偏差角度与固定装置安装偏差角度的影响消除，得出传感器探头自身的偏差角度的准确值，从而实现加速度传感器横向串扰的精确测试。

发明内容