[发明专利]一种基于附加质量的微米光栅加速度计测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及微米光栅加速度计技术领域，主要是一种基于附加质量的微米光栅加速度计测试方法。 

背景技术

微米光栅加速度计是一类用于测量加速度及加速度变化的光学惯性器件，采用半导体硅通过微机械加工形成的一种力学结构以感受加速度的变化，微米光栅加速度计的敏感头结构如图1所示，包括：中心质量块1、悬臂梁2、反射镜3、微米光栅4等结构。光源（LD出射光）入射到微米光栅加速度计敏感头，在途经微米光栅4时，一部分光被微米光栅4反射，另一部分通过微米光栅4经过中心质量块1下表面的反射镜3反射后再次通过微米光栅4；这两部分光在空间干涉，形成多级次条纹；当有加速度输入时，中心质量块1受惯性力影响，引起悬臂梁2形变，如图2所示，从而使反射镜3和微米光栅4之间的间隙（空气腔）发生变化，进而从反射镜3反射回的光束相位将发生变化，这将导致最终空间干涉条纹强度大小的改变，由此通过测量干涉条纹强度的改变就可以得到输入加速度的大小。微米光栅加速度计有着性能稳定、灵敏度高、抗电磁干扰、易于集成等优点。在航空航天，汽车、地震监测和军事系统等方面，有着广阔的前景。但是对于微米光栅加速度的精度及量程测试存在无法加入可控稳定加速度输入，测量装置体积过大等问题，难以实现微米光栅加速度计的准确测试。 

高g精密离心机试验主要用于检测大于1g加速度输入情况下加速度计的标度因数、加速度计零偏等加速度计参数，利用高g精密离心机或稳定转台，从外界输入加速度a引起加速度计中心质量块的位移x，质量块位移能够改变加速度计中某一物理量的特性，比如光栅加速度计的光强I，电容式加速度计的电容C。通过测量光强变化或者电容变化得到加速度a的大小，从而对加速度计进行检测。但这种测试方法，要求离心机转速稳定、结构变形小、震动小以及可以将加速度计安装在圆盘精确已知的各种半径上。其产生加速度的精度取决于离心机工作半径的测量精度以及离心机旋转角速度的精度。但离心机旋转轴线到加速度计质心的工作半径较难准确测量，且高g加速度下要求离心机尺寸大、有较高旋转稳定性，这将导致结构和测试方法的进一步复杂，不利于对加速度计进行实时批量在线检测，导致产 品开发时间延长。同时进行测试试验的设备昂贵，并且对试验条件要求苛刻，一般情况下不易满足。 

发明内容

根据现有微米光栅加速度计测试方法，可知加速度计中心质量块的位移为检测加速度的关键，因此本发明基于控制外界环境改变加速度计中敏感质量块的位移这一原理，提出一种在微米光栅加速度计的中心质量块上附加质量块，改变质量块位置，用以提供外界模拟加速度输入的微米光栅加速度计测试方法；同时也适用于所有具有悬臂梁式加速度计的测试方法，具体通过下属步骤实现： 

步骤1：获得微米光栅加速度计敏感头的检测输入加速度范围、悬臂梁弹性系数、阻尼以及中心质量块质量。 

步骤2：将微米光栅加速度计敏感头安装在测试台面上，同时在微米光栅加速度计的中心质量块上表面设置稳定台。 

步骤3：选取n个附加质量块，n为自然数，且n>1； 

单块附加质量块的最小质量M_min需满足： 

Mmin=ms2---(1)]]>

式（1）中，m_s为微米光栅加速度计的灵敏度经换算后得到的对应质量； 

单块附加质量块的最大质量M_max需满足：