胶层误差和热传递对微小加速度计滞环的影响

发布时间：2020-07-19 12:15

【摘要】：加速度计是惯性导航领域的基本测量元件之一,通过测量物体所受的惯性力来间接测量物体的加速度。应用于航天航空、军事导弹等领域,其精度直接影响导航精度。本文针对某型号捷联挠性摆式微小加速度计开展胶层误差及温度不均对其滞环的影响规律研究,获得胶层各类型误差对温度滞环值的影响规律,并以此为依据针对加速度计胶层涂覆工艺进行改进。机载加速度计应用于变温环境,其装配工艺主要采用环氧树脂类胶粘剂将各零部件组合在一起,温度变化导致其蠕变,出现温度滞环现象。温度滞环现象反映的是加速度计零位偏值在升温降温循环周期中,升温与降温过程同一温度点表现不一致。微小加速度计的胶层涂覆工艺目前多采用手工装配,导致胶层产生形状和厚度等误差,因此加速度计零偏稳定性不高。本论文首先对微小加速度计的进行了热传递仿真,壁面温度循环条件采用升降温速率均0.6℃/min,高低温(-45℃—80℃)保温时长均2h,通过仿真计算获得各胶层中心点处的温度曲线,并采用胶层3的温度变化曲线作为粘弹性仿真模型中温度载荷。采用ABAQUS有限元仿真软件对加速度计进行了三维建模,将之前获得的温度曲线作为温度载荷,分析计算了胶层厚度误差、胶层溢出误差、胶层倾斜误差、胶层气泡缺陷以及胶层剥落缺陷等对温度滞环值的影响规律,结果表明,胶层溢出对滞环值的影响较大,溢出量为0.03mm时,第一周期滞环值最大可达260μg。胶层厚度在设计许可范围内,随厚度增加呈减小趋势。胶层倾斜量达到胶层厚度一半时,第一周期滞环值最大滞环值达120μg。为了验证仿真分析结果,选取了16个成品微小加速度计进行与仿真条件相同的温度循环试验,结果显示12个加速度计温度滞环值在100μg以内,属于合格品;2个加速度计温度滞环值在100μg—200μg之内,属于次等品;2个加速度计温度滞环值大于200μg,属于不合格品。合格品加速度计与仿真结果温度滞环值同一个量级。针对温度滞环现象提出两种补偿方案,即线性补偿法(出厂测试阶段)与相互抵消补偿法(生产阶段)。线性补偿方法是将升温过程与降温过程输出曲线拟合为一元二次多项式,提取其常数项通过数据处理及整合分析,得到最佳线性补偿值为54μg。相互抵消补偿方法是使用两种胶层误差相互抵消其对滞环值的影响,从而获得较低滞环值。胶层2厚度6μm与胶层3厚度6μm组合最为明显,第一周期滞环值减小19%,第二周期滞环值减小20%。上述研究工作为加速度计的装配工艺优化及温度滞环补偿方法选择提供了理论依据。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN96

【参考文献】

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本文编号：2762408