石英撓性加速度計擺片微運動仿真與狀態(tài)分析研究.pdf

1、石英撓性加速度計是一種經(jīng)典的高精度機械擺式加速度傳感器，特別作為慣性導航設備，尤其在航空航天領域得到廣泛應用。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)與應用中容易出現(xiàn)的問題，這大大影響了其制造和應用的質(zhì)量。因此，針對石英撓性加速度計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，本課題對加速度計石英擺片做了微運動仿真分析。加速度計石英擺片的微運動仿真分析可以獲取幫助提高石英撓性加速度計生產(chǎn)質(zhì)量的技術(shù)手段和途徑。從加速度計石英擺片的物理模型入手，一方面對加速度計石英擺片做了受力分析，更為形象地反映出石英擺片的運動模式，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的關鍵部件石英擺片進行靜力學計算與模態(tài)分析，直觀的顯示了石英擺片結(jié)構(gòu)的應力場與形變場，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的性能，在實踐中具有良好的借鑒意義。
　　高精度的標定參數(shù)可用來準確評估加速度計的性能與精度等級。本課題從石英撓性加速度計模型高階系數(shù)入手，對其進行多方向振動臺測試，辨識出加速度計模型方程中的非線性項系數(shù)。一方面建立并完善高精度的加速度計數(shù)學模型方程，探討加速度計工作狀態(tài)和其高階誤差系數(shù)間的關系，尋求通過其系數(shù)變化辨識加速度計工作狀態(tài)的方法；另一方面在傳統(tǒng)時域、頻域分析的基礎上提出采用多尺度

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，融合支持向量機模式識別方法對加速度計的工作狀態(tài)進行精確辨識。最后，在此基礎上設計加速度計振動測試系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)對加速度傳感器狀態(tài)的快速診斷，從而達到提高加速度計制造質(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所進行的相關研究，可精確辨識加速度計的工作狀態(tài)，能有效幫助提高石英撓性加速度計的制造質(zhì)量及其成品率，有助于形成提高石英撓性加速度計性能質(zhì)量的技術(shù)途徑。