低频加速度计的研制及不确定度评价

发布时间：2022-08-04 11:33

　　低频振动在高精度加工、测量、控制等场合会产生负面影响,被动隔振方法难以有效减小低频振动,精确测量低频振动是实现主动隔振的前提。为解决低频微小振动的检测问题,研制了低频光学加速度计,并完成了不确定度评定。本文主要完成了如下工作:1、根据像散检测原理将DVD光学读取头发展设计为高精度微位移传感器。结合传感器特性设计了相匹配的电压转换电路、运算放大电路、低通滤波电路。2、对拾振结构进行了分析并提出了优化方案。建立了悬臂式拾振结构的数学模型,得到了各结构参数对固有频率的影响关系式,确定了合适的材料和结构尺寸。分析讨论了悬臂式拾振结构在实际应用中的不足,通过仿真验证了对称式拾振结构优化方案的可行性。3、标定测试了悬臂式加速度计与对称式加速度计的性能指标。以自制PZT振动台为振源,高精度电涡流传感器为参考传感器进行了实验标定及测试。实验结果表明对称式加速度计性能更佳:频率响应范围在1-10 Hz、灵敏度为10.8 V/g、分辨力大小约为2.6×10^-3 g、固有频率46.5 Hz,能够应用在低频微小振动测量场合。4、以对称式加速度计为例分析了主要误差来源并完成不确定度评定。通... 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究起源与目的
    1.2 加速度计国内外研究现状
        1.2.1 电学加速度计
        1.2.2 光学加速度计
    1.3 主要研究内容
2 加速度计原理及设计
    2.1 振动传感器的理论基础
        2.1.1 振动传感器的检测原理
        2.1.2 低频加速度计设计方案
    2.2 微位移传感器及电路设计
        2.2.1 DVD光学读取头运作原理与关键器件
        2.2.2 光学聚焦原理及微位移传感器的改装
        2.2.3 硬件电路设计
    2.3 拾振结构设计及优化
        2.3.1 悬臂式拾振结构
        2.3.2 对称式拾振结构的优化方案
    2.4 仪器结构设计
    2.5 本章小结
3 加速度计的标定及测试
    3.1 实验装置
    3.2 性能测试
        3.2.1 频率检测范围
        3.2.2 灵敏度
        3.2.3 固有频率
        3.2.4 分辨力
    3.3 本章小节
4 加速度计不确定度评定
    4.1 示值残差引入的不确定度
    4.2 重复性引入的不确定度
    4.3 漂移引入的不确定度
    4.4 合成不确定度
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
    1)参加的学术交流与科研项目
    2)发表的学术论文(含专利和软件著作权)
    3)获得的学术奖励


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于L形刚性梁与弹性膜片结构的低频光纤光栅加速度传感器[J]. 曾宇杰,王俊,杨华勇,马丽娜.  光学学报. 2015(12)
[2]Compact fiber optic accelerometer[J]. 彭峰,杨军,吴冰,苑勇贵,李兴亮,周爱,苑立波.  Chinese Optics Letters. 2012(01)
[3]象散法高精度离焦检测系统研究[J]. 周光亚,沈亦兵,侯西云,杨国光.  浙江大学学报(自然科学版). 1998(06)

博士论文
[1]创新型微纳米测量探头机理的研究[D]. 陈叶金.合肥工业大学 2007



本文编号：3669463