石英撓性加速度計(jì)擺片微運(yùn)動(dòng)仿真與狀態(tài)分析研究.pdf

1、石英撓性加速度計(jì)是一種經(jīng)典的高精度機(jī)械擺式加速度傳感器，特別作為慣性導(dǎo)航設(shè)備，尤其在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。就目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，擺片失衡問題是其生產(chǎn)與應(yīng)用中容易出現(xiàn)的問題，這大大影響了其制造和應(yīng)用的質(zhì)量。因此，針對石英撓性加速度計(jì)擺片失衡問題下的辨識分析研究顯得尤為重要。所以，本課題從提高石英撓性加速度計(jì)的使用精度與穩(wěn)定性入手，融合多種有效信號處理與分析的方法，幫助提高其性能質(zhì)量。
　　石英擺片作為加速度傳感器的重要組成部

2、件，本課題對加速度計(jì)石英擺片做了微運(yùn)動(dòng)仿真分析。加速度計(jì)石英擺片的微運(yùn)動(dòng)仿真分析可以獲取幫助提高石英撓性加速度計(jì)生產(chǎn)質(zhì)量的技術(shù)手段和途徑。從加速度計(jì)石英擺片的物理模型入手，一方面對加速度計(jì)石英擺片做了受力分析，更為形象地反映出石英擺片的運(yùn)動(dòng)模式，對其工作狀態(tài)起到輔助分析作用；另一方面，用有限元方法對擺式加速度計(jì)的關(guān)鍵部件石英擺片進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算與模態(tài)分析，直觀的顯示了石英擺片結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場與形變場，并且獲得了各階自然頻率和陣型。通過仿真分析

3、，采用有限元分析的方法能夠輔助提高加速計(jì)的性能，在實(shí)踐中具有良好的借鑒意義。
　　高精度的標(biāo)定參數(shù)可用來準(zhǔn)確評估加速度計(jì)的性能與精度等級。本課題從石英撓性加速度計(jì)模型高階系數(shù)入手，對其進(jìn)行多方向振動(dòng)臺測試，辨識出加速度計(jì)模型方程中的非線性項(xiàng)系數(shù)。一方面建立并完善高精度的加速度計(jì)數(shù)學(xué)模型方程，探討加速度計(jì)工作狀態(tài)和其高階誤差系數(shù)間的關(guān)系，尋求通過其系數(shù)變化辨識加速度計(jì)工作狀態(tài)的方法；另一方面在傳統(tǒng)時(shí)域、頻域分析的基礎(chǔ)上提出采用多尺度

4、模糊熵作為特征參數(shù)，獲取高效的加速度信號表征參數(shù)集，融合支持向量機(jī)模式識別方法對加速度計(jì)的工作狀態(tài)進(jìn)行精確辨識。最后，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)加速度計(jì)振動(dòng)測試系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對加速度傳感器狀態(tài)的快速診斷，從而達(dá)到提高加速度計(jì)制造質(zhì)量及成品率的目的。
　　課題研究結(jié)果表明，本文針對石英撓性加速度計(jì)所進(jìn)行的相關(guān)研究，可精確辨識加速度計(jì)的工作狀態(tài)，能有效幫助提高石英撓性加速度計(jì)的制造質(zhì)量及其成品率，有助于形成提高石英撓性加速度計(jì)性能質(zhì)量的技術(shù)途徑。