專利名稱：一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界的確定方法，特別是涉及一種基于性能參數(shù)變化和強(qiáng)化試驗(yàn)的石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，屬于可靠性加速試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石英撓性加速度計(jì)是目前廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、衛(wèi)星、火箭等飛行器上的高精度慣性器件。面對(duì)產(chǎn)品研制周期緊，費(fèi)用控制要求高的局面，為了提高試驗(yàn)效率、縮短試驗(yàn)周期、減少試驗(yàn)費(fèi)用，加速試驗(yàn)技術(shù)成為可靠性試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。其中，加速試驗(yàn)技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和內(nèi)容是強(qiáng)化試驗(yàn)技術(shù)。強(qiáng)化試驗(yàn)主要是激發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷或薄弱環(huán)節(jié)，另一個(gè)重要的作用是確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)極限、工作極限以及破壞極限等定量參數(shù)，并判斷所施加的環(huán)境應(yīng)力是否為影響產(chǎn)品參數(shù)變化的主環(huán)境應(yīng)力，為進(jìn)行加速度計(jì)加速退化試驗(yàn)或加速壽命試驗(yàn)提供前期指導(dǎo)。在已有的強(qiáng)化試驗(yàn)文獻(xiàn)中，一般以產(chǎn)品功能好壞為標(biāo)準(zhǔn)作為確定極限的判據(jù)，主要研究了強(qiáng)化試驗(yàn)應(yīng)力的激發(fā)效率、應(yīng)力與誘發(fā)故障模式的關(guān)系、工程應(yīng)用中試驗(yàn)步驟與剖面制定技術(shù)等方面的問題。通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的查新，國內(nèi)外還沒有基于石英撓性加速度計(jì)性能參數(shù)變化來確定應(yīng)力安全使用范圍的強(qiáng)化試驗(yàn)方面的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，它是一種基于性能參數(shù)變化和強(qiáng)化試驗(yàn)的石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，為了能夠確定出石英撓性加速度計(jì)加速退化試驗(yàn)或加速壽命試驗(yàn)中的安全使用邊界的目的。本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，其步驟如下步驟一石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)a.確定高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面根據(jù)石英撓性加速度計(jì)工作溫度設(shè)定初始溫度， 并設(shè)定步長、溫度變化速率(不超過5°C /min)、每一步長停留時(shí)間，確保試驗(yàn)樣件的溫度達(dá)到熱平衡。b.設(shè)定功能失效判據(jù)與參數(shù)超差判據(jù)。判據(jù)的設(shè)定包括兩個(gè)方面，①功能失效判據(jù)為石英撓性加速度計(jì)輸出電壓飽和或輸出幾乎為零；②參數(shù)超差判據(jù)為離線性能參數(shù)在每步試驗(yàn)后測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)前初始數(shù)據(jù)相比的變化量超過規(guī)定精度要求。c.測(cè)試初始數(shù)據(jù)試驗(yàn)前，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行石英撓性加速度計(jì)離線精度測(cè)試，得到石英撓性加速度計(jì)的零偏、標(biāo)度因數(shù)和非線性系數(shù)，記錄初始數(shù)據(jù)。d.將待測(cè)石英撓性加速度計(jì)放入強(qiáng)化試驗(yàn)溫箱內(nèi)，并設(shè)定溫箱溫度由剖面初始溫度開始，以設(shè)定步長逐步向上增溫；在剖面的每個(gè)溫度臺(tái)階下，當(dāng)達(dá)到該步長停留時(shí)間后，對(duì)箱內(nèi)的加速度計(jì)通電進(jìn)行功能測(cè)試，記錄加速度計(jì)在+Ig和-Ig下的信號(hào)輸出。之后，將溫箱溫度恢復(fù)到常溫，將加速度計(jì)從溫箱中取出，裝到精度測(cè)試工裝上，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行離線精度測(cè)試。e.如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常且離線精度測(cè)試也沒有超過參數(shù)超差判據(jù)，則放到溫箱中繼續(xù)進(jìn)行下一溫度臺(tái)階的高溫試驗(yàn)。f.若加速度計(jì)出現(xiàn)參數(shù)超差，記錄下此臺(tái)階的溫度值，確定上一臺(tái)階溫度為加速度計(jì)的高溫工作極限，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常時(shí)，則使溫箱溫度恢復(fù)到前一個(gè)臺(tái)階溫度，并在溫度穩(wěn)定后，測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)，如果輸出正常，則此時(shí)發(fā)生了可恢復(fù)故障。繼續(xù)下一臺(tái)階試驗(yàn)，當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常，且將溫箱溫度恢復(fù)到前一個(gè)臺(tái)階溫度或常溫，溫度穩(wěn)定后測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)均依舊異常，則此時(shí)在該臺(tái)階溫度發(fā)生了不可恢復(fù)故障，確定上一個(gè)臺(tái)階溫度為加速度計(jì)的高溫破壞極限。g.如果加速度計(jì)達(dá)到破壞極限或者試驗(yàn)達(dá)到溫箱設(shè)備極限，則試驗(yàn)結(jié)束。h.如果試驗(yàn)達(dá)到溫箱設(shè)備極限且性能參數(shù)的精度沒有超出范圍，則將設(shè)備極限確定為產(chǎn)品的工作極限。步驟二 石英撓性加速度計(jì)低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)其步驟同步驟一石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的所有步驟。步驟三石英撓性加速度計(jì)快速溫度變化步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)a.確定快速溫度變化步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面根據(jù)石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)和低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)確定的高溫工作極限和低溫工作極限作為快速溫度變化試驗(yàn)剖面的高溫、低溫值，剖面初始溫度為常溫，起始溫變率采用10°c /min，在高溫和低溫溫度分別保持時(shí)間為lh，確保試驗(yàn)樣件的溫度達(dá)到熱平衡，溫變率步長為5°C /min，每個(gè)步長的循環(huán)次數(shù)為3次。b.設(shè)定功能失效判據(jù)與參數(shù)超差判據(jù)。判據(jù)的設(shè)定包括兩個(gè)方面，①功能失效判據(jù)為石英撓性加速度計(jì)輸出電壓飽和或輸出幾乎為零；②參數(shù)超差判據(jù)為離線性能參數(shù)在每步試驗(yàn)后測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)前初始數(shù)據(jù)相比的變化量超過規(guī)定精度要求。c.測(cè)試初始數(shù)據(jù)試驗(yàn)前，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行石英撓性加速度計(jì)離線精度測(cè)試，得到石英撓性加速度計(jì)的零偏、標(biāo)度因數(shù)和非線性系數(shù)，記錄初始數(shù)據(jù)。d.將待測(cè)石英撓性加速度計(jì)放入強(qiáng)化試驗(yàn)溫箱內(nèi)，并設(shè)定溫箱運(yùn)行程序?yàn)槌跏紲刈兟氏碌臏囟妊h(huán)剖面，加速度計(jì)處于非工作狀態(tài)。在高溫溫度和低溫溫度達(dá)到保持時(shí)間使溫度達(dá)到熱平衡后，將加速度計(jì)通電進(jìn)行功能測(cè)試，并記錄+Ig時(shí)的信號(hào)輸出。如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常，則繼續(xù)試驗(yàn)，當(dāng)經(jīng)歷完一個(gè)溫變率臺(tái)階的三個(gè)循環(huán)后，恢復(fù)到常溫，將加速度計(jì)從溫箱中取出裝到精度測(cè)試工裝上，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行離線精度測(cè)試。e.如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常且離線精度測(cè)試也沒有超過參數(shù)超差判據(jù)，則放到溫箱中繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)溫變率臺(tái)階的試驗(yàn)。f.若加速度計(jì)出現(xiàn)參數(shù)超差，記錄下此臺(tái)階的溫變率值，確定上一臺(tái)階溫變率為加速度計(jì)的溫變率工作極限，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常時(shí)，則使溫箱溫度恢復(fù)到常溫，并在溫度穩(wěn)定后，測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)，如果輸出正常，則此時(shí)發(fā)生了可恢復(fù)故障，則設(shè)定上一個(gè)臺(tái)階溫變率為加速度計(jì)的溫變率使用極限。當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常，且將溫箱溫度恢復(fù)到常溫，溫度穩(wěn)定后測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)依舊異常，則
6此時(shí)在該臺(tái)階溫變率發(fā)生了不可恢復(fù)故障，確定上一個(gè)臺(tái)階溫變率為加速度計(jì)的溫變率破壞極限。g.如果加速度計(jì)達(dá)到破壞極限，則試驗(yàn)結(jié)束。h.如果試驗(yàn)樣件在溫箱最高溫變率的情況下進(jìn)行3次溫循后，性能參數(shù)的精度沒有超出規(guī)定范圍，則按照最高溫變率繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，如果超出范圍試驗(yàn)截止，記錄循環(huán)次數(shù)；如果超過10次溫循還未超出范圍，試驗(yàn)截止，并將加速度計(jì)的溫變率工作極限值確定為這個(gè)臺(tái)階和上一個(gè)臺(tái)階溫變率的平均值。步驟四石英撓性加速度計(jì)振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)a.確定振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面石英撓性加速度計(jì)的振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)選用隨機(jī)振動(dòng)，振動(dòng)量級(jí)采用步進(jìn)方式，初始振動(dòng)量級(jí)為3gRMS，步長為3gRMS，每個(gè)振動(dòng)量級(jí)保持時(shí)間為lOmin。針對(duì)不同目的需要選取不同的隨機(jī)振動(dòng)功率譜密度剖面。石英撓性加速度計(jì)加速穩(wěn)定工藝的振動(dòng)剖面采用20Hz 2000Hz的篩選譜對(duì)加速度計(jì)輸出軸進(jìn)行振動(dòng)；石英撓性加速度計(jì)的加速退化試驗(yàn)或加速壽命試驗(yàn)中的振動(dòng)量級(jí)安全使用范圍，采用IOHz 500Hz的運(yùn)輸譜對(duì)加速度計(jì)輸出軸進(jìn)行振動(dòng)。b.設(shè)定功能失效判據(jù)與參數(shù)超差判據(jù)。判據(jù)的設(shè)定包括兩個(gè)方面，①功能失效判據(jù)為石英撓性加速度計(jì)輸出電壓飽和或輸出幾乎為零；②參數(shù)超差判據(jù)為離線性能參數(shù)在每步試驗(yàn)后測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)前初始數(shù)據(jù)相比的變化量超過規(guī)定精度要求。c.測(cè)試初始數(shù)據(jù)試驗(yàn)前，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行石英撓性加速度計(jì)離線精度測(cè)試，得到石英撓性加速度計(jì)的零偏、標(biāo)度因數(shù)和非線性系數(shù)，記錄初始數(shù)據(jù)。d.將石英撓性加速度計(jì)安裝在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的專用工裝上，保證振動(dòng)方向?yàn)檩敵鲚S，工裝夾具與振動(dòng)臺(tái)之間為剛性接觸；并設(shè)定振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行程序?yàn)閷?duì)應(yīng)的功率譜密度剖面， 從初始振動(dòng)量級(jí)開始。e.在剖面的每個(gè)振動(dòng)量級(jí)臺(tái)階下，對(duì)加速度計(jì)通電進(jìn)行功能測(cè)試，觀察加速度計(jì)信號(hào)輸出值是否正常；當(dāng)達(dá)到該步長振動(dòng)時(shí)間后，停止振動(dòng)，記錄加速度計(jì)在+Ig和-Ig下的信號(hào)輸出。振動(dòng)停止后，將加速度計(jì)裝到精度測(cè)試工裝上，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行離線精度測(cè)試。f.如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常且離線精度測(cè)試也沒有超過參數(shù)超差判據(jù)，則安裝到振動(dòng)臺(tái)上繼續(xù)進(jìn)行下一臺(tái)階振動(dòng)量級(jí)的試驗(yàn)。g.若加速度計(jì)出現(xiàn)參數(shù)超差，記錄下此臺(tái)階的振動(dòng)量級(jí)，確定上一臺(tái)階振動(dòng)量級(jí)為該振動(dòng)剖面下的加速度計(jì)振動(dòng)工作極限，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常時(shí)，則使振動(dòng)停止，測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)，如果依舊異常，則此時(shí)在該臺(tái)階發(fā)生了不可恢復(fù)故障，確定上一個(gè)臺(tái)階振動(dòng)量級(jí)為該振動(dòng)剖面下的加速度計(jì)振動(dòng)破壞極限。h.如果加速度計(jì)達(dá)到振動(dòng)破壞極限，則試驗(yàn)結(jié)束。i.如果試驗(yàn)達(dá)到振動(dòng)臺(tái)設(shè)備極限且性能參數(shù)的精度沒有超出范圍，則在最高振動(dòng)量級(jí)條件下依次增加振動(dòng)時(shí)間為0. 5h，lh, 1. 5h繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，如果超出范圍試驗(yàn)截止；如果最高振動(dòng)量級(jí)下振動(dòng)1. 5h性能參數(shù)還未超出范圍，試驗(yàn)截止，將設(shè)備極限確定為該振動(dòng)剖面下的加速度計(jì)振動(dòng)工作極限。步驟五石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定根據(jù)性能參數(shù)變化和強(qiáng)化試驗(yàn)確定的各應(yīng)力工作極限作為石英撓性加速度計(jì)的安全使用邊界，由此分別確定了石英撓性加速度計(jì)的高溫工作極限、低溫工作極限、溫變率工作極限和振動(dòng)工作極限，可以為石英撓性加速度計(jì)加速壽命試驗(yàn)或加速退化試驗(yàn)的應(yīng)力范圍提供了使用依據(jù)。其中，在步驟一至步驟四中所述的性能參數(shù)測(cè)量方法，按照《GJB1037A-2004單軸擺式伺服線加速度計(jì)試驗(yàn)方法》進(jìn)行，其具體步驟如下1)加速度計(jì)按“門”狀態(tài)安裝在端齒盤上，保證加速度計(jì)安裝力矩同一試驗(yàn)中保持一致(一般為 2. 5kgf · cm)。2)通電后，將溫控包的溫度升至55 °C 士 0. 2°C，并保持30min。3)達(dá)到保持時(shí)間后，測(cè)試采樣電阻將數(shù)字電壓表置于電阻檔直接讀出，記下電阻R。4)測(cè)試輸出信號(hào)噪聲將數(shù)字電壓表置于交流電壓檔直接讀出。之后將數(shù)字電壓表置于直流電壓檔。5)將端齒盤順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，依次使轉(zhuǎn)角θ在0°，90°，180°，270°四個(gè)位置上，讀取加速度計(jì)輸出值作為該位置的輸出值，分別記作Utl，U90, U180, U27tl，然后端齒盤轉(zhuǎn)回至Ijo0。根據(jù)以下公式計(jì)算得到石英撓性加速度計(jì)的零偏Ktl、標(biāo)度因數(shù)K1和非線性系數(shù)K2。
權(quán)利要求
1. 一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，其特征在于該確定方法步驟如下步驟一石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)a.確定高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面根據(jù)石英撓性加速度計(jì)工作溫度設(shè)定初始溫度，并設(shè)定步長、溫度變化速率、每一步長停留時(shí)間，確保試驗(yàn)樣件的溫度達(dá)到熱平衡；b.設(shè)定功能失效判據(jù)與參數(shù)超差判據(jù)判據(jù)的設(shè)定包括兩個(gè)方面，①功能失效判據(jù)為石英撓性加速度計(jì)輸出電壓飽和或輸出幾乎為零；②參數(shù)超差判據(jù)為離線性能參數(shù)在每步試驗(yàn)后測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)前初始數(shù)據(jù)相比的變化量超過規(guī)定精度要求；c.測(cè)試初始數(shù)據(jù)試驗(yàn)前，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行石英撓性加速度計(jì)離線精度測(cè)試，得到石英撓性加速度計(jì)的零偏、標(biāo)度因數(shù)和非線性系數(shù)，記錄初始數(shù)據(jù)；d.將待測(cè)石英撓性加速度計(jì)放入強(qiáng)化試驗(yàn)溫箱內(nèi)，并設(shè)定溫箱溫度由剖面初始溫度開始，以設(shè)定步長逐步向上增溫；在剖面的每個(gè)溫度臺(tái)階下，當(dāng)達(dá)到該步長停留時(shí)間后，對(duì)箱內(nèi)的加速度計(jì)通電進(jìn)行功能測(cè)試，記錄加速度計(jì)在+Ig和-Ig下的信號(hào)輸出；之后，將溫箱溫度恢復(fù)到常溫，將加速度計(jì)從溫箱中取出，裝到精度測(cè)試工裝上，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行離線精度測(cè)試；e.如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常且離線精度測(cè)試也沒有超過參數(shù)超差判據(jù)，則放到溫箱中繼續(xù)進(jìn)行下一溫度臺(tái)階的高溫試驗(yàn)；f.若加速度計(jì)出現(xiàn)參數(shù)超差，記錄下此臺(tái)階的溫度值，確定上一臺(tái)階溫度為加速度計(jì)的高溫工作極限，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常時(shí)，則使溫箱溫度恢復(fù)到前一個(gè)臺(tái)階溫度，并在溫度穩(wěn)定后，測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)，如果輸出正常，則此時(shí)發(fā)生了可恢復(fù)故障，繼續(xù)下一臺(tái)階試驗(yàn)，當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常，且將溫箱溫度恢復(fù)到前一個(gè)臺(tái)階溫度或常溫，溫度穩(wěn)定后測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)均依舊異常，則此時(shí)在該臺(tái)階溫度發(fā)生了不可恢復(fù)故障，確定上一個(gè)臺(tái)階溫度為加速度計(jì)的高溫破壞極限；g.如果加速度計(jì)達(dá)到破壞極限或者試驗(yàn)達(dá)到溫箱設(shè)備極限，則試驗(yàn)結(jié)束；h.如果試驗(yàn)達(dá)到溫箱設(shè)備極限且性能參數(shù)的精度沒有超出范圍，則將設(shè)備極限確定為產(chǎn)品的工作極限；步驟二 石英撓性加速度計(jì)低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)其步驟同步驟一石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的所有步驟；步驟三石英撓性加速度計(jì)快速溫度變化步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)a.確定快速溫度變化步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面根據(jù)石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)和低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)確定的高溫工作極限和低溫工作極限作為快速溫度變化試驗(yàn)剖面的高溫、低溫值，剖面初始溫度為常溫，起始溫變率采用10°C /min，在高溫和低溫溫度分別保持時(shí)間為lh，確保試驗(yàn)樣件的溫度達(dá)到熱平衡，溫變率步長為5°C /min，每個(gè)步長的循環(huán)次數(shù)為3次；設(shè)定功能失效判據(jù)與參數(shù)超差判據(jù)，判據(jù)的設(shè)定包括兩個(gè)方面①功能失效判據(jù)為石英撓性加速度計(jì)輸出電壓飽和或輸出接近零；②參數(shù)超差判據(jù)為離線性能參數(shù)在每步試驗(yàn)后測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)前初始數(shù)據(jù)相比的變化量超過規(guī)定精度要求；b.測(cè)試初始數(shù)據(jù)試驗(yàn)前，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行石英撓性加速度計(jì)離線精度測(cè)試，得到石英撓性加速度計(jì)的零偏、標(biāo)度因數(shù)和非線性系數(shù)，記錄初始數(shù)據(jù)；c.將待測(cè)石英撓性加速度計(jì)放入強(qiáng)化試驗(yàn)溫箱內(nèi)，并設(shè)定溫箱運(yùn)行程序?yàn)槌跏紲刈兟氏碌臏囟妊h(huán)剖面，加速度計(jì)處于非工作狀態(tài)；在高溫溫度和低溫溫度達(dá)到保持時(shí)間使溫度達(dá)到熱平衡后，將加速度計(jì)通電進(jìn)行功能測(cè)試，并記錄+Ig時(shí)的信號(hào)輸出；如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常，則繼續(xù)試驗(yàn)，當(dāng)經(jīng)歷完一個(gè)溫變率臺(tái)階的三個(gè)循環(huán)后，恢復(fù)到常溫，將加速度計(jì)從溫箱中取出裝到精度測(cè)試工裝上，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行離線精度測(cè)試；d.如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常且離線精度測(cè)試也沒有超過參數(shù)超差判據(jù)，則放到溫箱中繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)溫變率臺(tái)階的試驗(yàn)；e.若加速度計(jì)出現(xiàn)參數(shù)超差，記錄下此臺(tái)階的溫變率值，確定上一臺(tái)階溫變率為加速度計(jì)的溫變率工作極限，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常時(shí)，則使溫箱溫度恢復(fù)到常溫，并在溫度穩(wěn)定后，測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)，如果輸出正常，則此時(shí)發(fā)生了可恢復(fù)故障，則設(shè)定上一個(gè)臺(tái)階溫變率為加速度計(jì)的溫變率使用極限；當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常，且將溫箱溫度恢復(fù)到常溫，溫度穩(wěn)定后測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)依舊異常，則此時(shí)在該臺(tái)階溫變率發(fā)生了不可恢復(fù)故障，確定上一個(gè)臺(tái)階溫變率為加速度計(jì)的溫變率破壞極限；f.如果加速度計(jì)達(dá)到破壞極限，則試驗(yàn)結(jié)束；g.如果試驗(yàn)樣件在溫箱最高溫變率的情況下進(jìn)行3次溫循后，性能參數(shù)的精度沒有超出規(guī)定范圍，則按照最高溫變率繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，如果超出范圍試驗(yàn)截止，記錄循環(huán)次數(shù)；如果超過10次溫循還未超出范圍，試驗(yàn)截止，并將加速度計(jì)的溫變率工作極限值確定為這個(gè)臺(tái)階和上一個(gè)臺(tái)階溫變率的平均值；步驟四石英撓性加速度計(jì)振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)a.確定振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面石英撓性加速度計(jì)的振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)選用隨機(jī)振動(dòng)，振動(dòng)量級(jí)采用步進(jìn)方式，初始振動(dòng)量級(jí)為3gRMS，步長為3gRMS，每個(gè)振動(dòng)量級(jí)保持時(shí)間為IOmin ；針對(duì)不同目的需要選取不同的隨機(jī)振動(dòng)功率譜密度剖面；石英撓性加速度計(jì)加速穩(wěn)定工藝的振動(dòng)剖面采用20Hz 2000Hz的篩選譜對(duì)加速度計(jì)輸出軸進(jìn)行振動(dòng)；石英撓性加速度計(jì)的加速退化試驗(yàn)或加速壽命試驗(yàn)中的振動(dòng)量級(jí)安全使用范圍，采用IOHz 500Hz的運(yùn)輸譜對(duì)加速度計(jì)輸出軸進(jìn)行振動(dòng)；b.設(shè)定功能失效判據(jù)與參數(shù)超差判據(jù)判據(jù)的設(shè)定包括兩個(gè)方面，①功能失效判據(jù)為石英撓性加速度計(jì)輸出電壓飽和或輸出為零；②參數(shù)超差判據(jù)為離線性能參數(shù)在每步試驗(yàn)后測(cè)試數(shù)據(jù)與試驗(yàn)前初始數(shù)據(jù)相比的變化量超過規(guī)定精度要求；c.測(cè)試初始數(shù)據(jù)試驗(yàn)前，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行石英撓性加速度計(jì)離線精度測(cè)試，得到石英撓性加速度計(jì)的零偏、標(biāo)度因數(shù)和非線性系數(shù)，記錄初始數(shù)據(jù)；d.將石英撓性加速度計(jì)安裝在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的專用工裝上，保證振動(dòng)方向?yàn)檩敵鲚S，工裝夾具與振動(dòng)臺(tái)之間為剛性接觸；并設(shè)定振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行程序?yàn)閷?duì)應(yīng)的功率譜密度剖面，從初始振動(dòng)量級(jí)開始；e.在剖面的每個(gè)振動(dòng)量級(jí)臺(tái)階下，對(duì)加速度計(jì)通電進(jìn)行功能測(cè)試，觀察加速度計(jì)信號(hào)輸出值是否正常；當(dāng)達(dá)到該步長振動(dòng)時(shí)間后，停止振動(dòng)，記錄加速度計(jì)在+Ig和-Ig下的信號(hào)輸出；振動(dòng)停止后，將加速度計(jì)裝到精度測(cè)試工裝上，按照性能參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行離線精度測(cè)試；f.如果功能測(cè)試信號(hào)輸出正常且離線精度測(cè)試也沒有超過參數(shù)超差判據(jù)，則安裝到振動(dòng)臺(tái)上繼續(xù)進(jìn)行下一臺(tái)階振動(dòng)量級(jí)的試驗(yàn)；g.若加速度計(jì)出現(xiàn)參數(shù)超差，記錄下此臺(tái)階的振動(dòng)量級(jí)，確定上一臺(tái)階振動(dòng)量級(jí)為該振動(dòng)剖面下的加速度計(jì)振動(dòng)工作極限，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)功能測(cè)試信號(hào)輸出異常時(shí)，則使振動(dòng)停止，測(cè)試加速度計(jì)的功能輸出信號(hào)，如果依舊異常，則此時(shí)在該臺(tái)階發(fā)生了不可恢復(fù)故障，確定上一個(gè)臺(tái)階振動(dòng)量級(jí)為該振動(dòng)剖面下的加速度計(jì)振動(dòng)破壞極限；h.如果加速度計(jì)達(dá)到振動(dòng)破壞極限，則試驗(yàn)結(jié)束；i.如果試驗(yàn)達(dá)到振動(dòng)臺(tái)設(shè)備極限且性能參數(shù)的精度沒有超出范圍，則在最高振動(dòng)量級(jí)條件下依次增加振動(dòng)時(shí)間為0. 5h，lh, 1. 5h繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，如果超出范圍試驗(yàn)截止；如果最高振動(dòng)量級(jí)下振動(dòng)1. 5h性能參數(shù)還未超出范圍，試驗(yàn)截止，將設(shè)備極限確定為該振動(dòng)剖面下的加速度計(jì)振動(dòng)工作極限；步驟五石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定根據(jù)性能參數(shù)變化和強(qiáng)化試驗(yàn)確定的各應(yīng)力工作極限作為石英撓性加速度計(jì)的安全使用邊界，由此分別確定了石英撓性加速度計(jì)的高溫工作極限、低溫工作極限、溫變率工作極限和振動(dòng)工作極限，為石英撓性加速度計(jì)加速壽命試驗(yàn)或加速退化試驗(yàn)的應(yīng)力范圍提供使用依據(jù)。
2. 一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，其特征在于在步驟一至步驟四中所述的性能參數(shù)測(cè)量方法，其具體步驟如下1)加速度計(jì)按“門”狀態(tài)安裝在端齒盤上，保證加速度計(jì)安裝力矩同一試驗(yàn)中保持一致；2)通電后，將溫控包的溫度升至55°C 士 0. 2°C，并保持30min ；3)達(dá)到保持時(shí)間后，測(cè)試采樣電阻將數(shù)字電壓表置于電阻檔直接讀出，記下電阻R；4)測(cè)試輸出信號(hào)噪聲將數(shù)字電壓表置于交流電壓檔直接讀出，之后將數(shù)字電壓表置于直流電壓檔；5)將端齒盤順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，依次使轉(zhuǎn)角θ在0°，90°，180°，270°四個(gè)位置上，讀取加速度計(jì)輸出值作為該位置的輸出值，分別記作U0, U90, U180, U27tl，然后端齒盤轉(zhuǎn)回到0° ；根據(jù)以下公式計(jì)算得到石英撓性加速度計(jì)的零偏Κο、標(biāo)度因數(shù)K1和非線性系數(shù)K2 K1 = (U90-U270) /2標(biāo)度因數(shù)，單位V/g ；K0 = (U0+U180) /2K1零偏，單位mg
全文摘要
本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定方法，其步驟如下1.石英撓性加速度計(jì)高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)；2.石英撓性加速度計(jì)低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)；3.石英撓性加速度計(jì)快速溫度變化步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)；4.石英撓性加速度計(jì)振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)；5.石英撓性加速度計(jì)安全使用邊界確定根據(jù)性能參數(shù)變化和強(qiáng)化試驗(yàn)確定的各應(yīng)力工作極限作為石英撓性加速度計(jì)的安全使用邊界。本發(fā)明利用強(qiáng)化試驗(yàn)方法，既考慮了加速度計(jì)功能特性，又考慮了加速度計(jì)性能參數(shù)變化特性，給出石英撓性加速度計(jì)的安全使用邊界，縮短了試驗(yàn)時(shí)間，并為石英撓性加速度計(jì)的加速壽命試驗(yàn)或加速退化試驗(yàn)應(yīng)力條件的選取提供依據(jù)。
文檔編號(hào)G01P21/00GK102253240SQ201110093820
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者康銳, 許丹, 陳云霞 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)