10000g值冲击传感器幅值非线性测试研究

于德润 褚雷阳

引言：某研制型号产品任务书要求10000g值的冲击传感器幅值非线性小于5%，在生产、测试后发现大多数的冲击传感器非线性指标普遍达到7%～15%，不能满足要求。在对影响冲击传感器幅值非线性校准的主要因素：测试设备精度、安装方式、传感器固有频率等进行分析后，将对高g值冲击传感器非线性测试方法进行了改进，使被测传感器与标准传感器背对背连接在一起，提高了高g值冲击传感器非线性测试的精度，从而更准确、有效地校准高g值冲击传感器的幅值非线性，结果表明按此方案校准的冲击传感器的幅值非线性全部小于5%，满足任务书要求，交付的产品通过了飞行试验的考核。

一、引言

冲击传感器幅值非线性是指在规定的加速度范围内，加速度传感器的灵敏度随不同的加速度值的变化情况，一般是随着加速度值的升高，幅值线性曲线上翘。而冲击传感器的幅值动态范围是指冲击传感器幅值线性曲线上以一定精度保持线性的一段。本产品为10000g冲击传感器，采用了冲击比较校准法，但在测试中发现非线性测试时脉冲宽度比较窄，10000g时脉冲宽度大约为0.1ms，容易产生谐振，引入高频分量影响传感器的非线性，使绝大多数产品不能满足要求。

二、冲击传感器非线性校准方法研究

冲击比较法校准也称为冲击二次校准法，任何能够产生可复现的速度变化并且该变化是时间的函数的方法都可以用来校准加速度传感器的灵敏度，要精确的得到加速度传感器的冲击灵敏度，不仅取决于待测传感器的机械和电气特性，也取决于测量系统的特性。最好进行系统校准，从而确定传感器的非线性以及所观测大致范围内记录仪器的非线性。对冲击信号校准装置的性能参数比较见表1。

表1冲击校准装置

找出 中的最大值 ，此即为传感器的非线性。

三、冲击传感器的安装设计

10000g冲击传感器非线性校准装置为ENDEVCO 68375型振动冲击自动校准装置。标准加速度计非线性为1%，冲击传感器测试系统安装情况如图1所示。将传感器安装在测试夹具上，测试夹具安装在标准加速度计上。标准加速度计通过螺纹连接在测试砧子上，冲击校准装置的空气枪冲击测试砧子，产生冲击激励信号进行非线性测试，传感器要经过三次转接才能安装到校准装置上。

测试夹具的转接降低了系统的固有频率，使冲击传感器产生谐振，影响冲击传感器的非线性測试精度。为了提高冲击传感器的非线性测试精度，采取胶接方式，使冲击传感器与标准传感器背靠背连接在一起，被测冲击传感器的输出波形与标准传感器的波形非常接近，冲击脉冲宽度一致，冲击传感器输出波形没有发生震荡。冲击传感器与标准传感器胶接示意图如图1所示。

图1冲击传感器与标准传感器胶接示意图

通过采用冲击传感与标准传感器胶接的新方法，降低了测试系统的高度，提高了测试系统的固有频率，使非线性测试更准确。对传感器进行了非线性测试。数据见表2。

表210000g冲击传感器非线性测试结果

四、结论

被测传感器与标准传感器、测试系统之间的安装方式对高g传感器非线性校准的影响很大，而测试夹具的转接，降低了系统的固有频率，使冲击传感器产生谐振，从而影响冲击传感器的非线性测试精度。而通过一种胶接方式使被测传感器与标准传感器背对背连接在一起，降低了测试系统的高度，提高了冲击传感器测试系统的固有频率，使冲击传感器的输出紧紧跟随标准传感器的输出，测试中冲击传感器不再发生高频谐振，减小了由于冲击夹具转接对冲击传感器的损伤，在保证产品敏感芯体安全的同时，提高了冲击传感器非线性测试的效率，使非线性测试精度从15%提高到小于5%。小小的改进解决了困扰产品研制的大问题。

（作者单位：二炮驻哈尔滨军事代表室）