[发明专利]高量程加速度传感器的抗过载能力分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及加速度传感器的抗过载能力分析方法，具体是一种高量程加速度传感器的抗过载能力分析方法。

背景技术

高量程加速度传感器主要应用于高冲击侵彻过程与爆炸毁伤评估过程中。由于应用环境的特殊性，高量程加速度传感器在实际应用阶段的可靠性分析就显得尤为重要。对高量程加速度传感器而言，对可靠性分析影响最大的指标就是抗过载能力分析。

目前，加速度传感器的抗过载能力分析方法主要分为两种：模拟仿真法和试验测试法。其中，模拟仿真法一般仅适用于加速度传感器的设计阶段，其主要原理是利用计算机对加速度传感器进行静力学加载，并观察加速度传感器结构上薄弱环节的最大应力是否超过安全许用应力。相较于模拟仿真法，试验测试法一般适用于加速度传感器的实际应用阶段，其主要原理是利用试验方法（如冲击锤法、Hopkinson杆、空气炮等实验室模拟试验以及靶场的实弹侵彻试验等）对一般传感器的抗过载能力进行分析。然而，试验测试法由于自身原理所限，仅能够对低量程加速度传感器的抗过载能力进行分析，而无法对高量程加速度传感器（尤其是超过10万g的高量程加速度传感器）的抗过载能力进行分析。基于此，有必要发明一种全新的加速度传感器的抗过载能力分析方法，以解决现有加速度传感器的抗过载能力分析方法存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有加速度传感器的抗过载能力分析方法无法对高量程加速度传感器的抗过载能力进行分析的问题，提供了一种高量程加速度传感器的抗过载能力分析方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：高量程加速度传感器的抗过载能力分析方法，该方法是采用如下步骤实现的：

a.将高量程加速度传感器安装在炮弹上，并采用炮弹进行实弹侵彻试验；在实弹侵彻试验过程中，通过高量程加速度传感器分别测量得出炮弹触靶时的加速度和炮弹完全触靶后的加速度，并分别对炮弹触靶时的加速度和炮弹完全触靶后的加速度进行积分，由此分别得出炮弹触靶时的速度和炮弹完全触靶后的速度；根据炮弹触靶时的速度和炮弹完全触靶后的速度，计算得出炮弹在实弹侵彻试验过程中损失的动能；

具体计算公式如下：

（1）；

式（1）中：为炮弹在实弹侵彻试验过程中损失的动能；为炮弹的质量；为炮弹触靶时的速度；为炮弹完全触靶后的速度；

b.根据高量程加速度传感器的两项抗过载能力指标，计算得出高量程加速度传感器在额定过载信号下的速度变化量；

所述高量程加速度传感器的两项抗过载能力指标为：抗过载的加速度峰值、冲击加速度脉宽；

所述额定过载信号为半正弦波信号；所述额定过载信号的加速度幅值等于高量程加速度传感器的抗过载的加速度峰值；所述额定过载信号的脉宽等于高量程加速度传感器的冲击加速度脉宽；

具体计算公式如下：

（2）；

式（2）中：为高量程加速度传感器在额定过载信号下的速度变化量；为抗过载的加速度峰值；为冲击加速度脉宽；

c.假设高量程加速度传感器在额定过载信号下的初速度与炮弹触靶时的速度一致，并根据高量程加速度传感器在额定过载信号下的速度变化量，计算得出高量程加速度传感器在额定过载信号下的动能变化量；

具体计算公式如下：

（3）；

式（3）中：为高量程加速度传感器在额定过载信号下的动能变化量；为高量程加速度传感器的质量；为高量程加速度传感器在额定过载信号下的初速度；为高量程加速度传感器在额定过载信号下的速度变化量；

d.将炮弹在实弹侵彻试验过程中损失的动能与高量程加速度传感器在额定过载信号下的动能变化量进行比较；

若炮弹在实弹侵彻试验过程中损失的动能大于高量程加速度传感器在额定过载信号下的动能变化量，则说明高量程加速度传感器能够承受额定过载信号的能量冲击；

若炮弹在实弹侵彻试验过程中损失的动能小于高量程加速度传感器在额定过载信号下的动能变化量，则说明高量程加速度传感器无法承受额定过载信号的能量冲击。

与现有加速度传感器的抗过载能力分析方法相比，本发明所述的高量程加速度传感器的抗过载能力分析方法一方面通过利用实弹侵彻试验，另一方面通过结合能量判别法，实现了对高量程加速度传感器在实际应用阶段的抗过载能力进行分析，由此有效解决了现有加速度传感器的抗过载能力分析方法无法对高量程加速度传感器的抗过载能力进行分析的问题。

本发明有效解决了现有加速度传感器的抗过载能力分析方法无法对高量程加速度传感器的抗过载能力进行分析的问题，适用于高量程加速度传感器的可靠性分析。