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復合量程微加速度計動(dòng)態(tài)特性分析

作者: 時(shí)間:2009-09-25 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

3
壓阻式加速度計可簡(jiǎn)化為由彈簧、阻尼、質(zhì)量塊構成的二階自由振動(dòng)系統,根據牛頓第二定律,可寫(xiě)出單自由度二階系統的力平衡方程式:


通過(guò)變換式(1)得到系統的傳遞函數為:


式(3)的分子、分母同除以ωs2,可得到系統的幅頻特性:


則系統的幅頻特性和相頻特性可分別表示為:


將結構參數和材料參數代入式(7)得到4個(gè)懸臂粱的固有頻率0~10 g量程模塊的固有頻率為7 731.139 Hz,0~100 g量程模塊的固有頻率為8 642.250 Hz,0~500 g量程模塊的固有頻率為15 875.571 Hz,0~10 000 g量程模塊的固有頻率為26 092.304.Hz。
由于結構參數、空氣粘滯系數(η/=1.8x10-5kg/(m.s))、固有頻率已知。所以阻尼比只隨板間距的變化而發(fā)生變化。將已知參數代入阻尼比公式:


分別求出4個(gè)模塊的阻尼比:0~10 g量程模塊的阻尼比為0.706,0~100 g量程模塊的阻尼比為0.632,0~500 g量程模塊的阻尼比為0.532,0~10 000 g量程模塊的阻尼比為0.467。
固有頻率ωs、阻尼比ζ、K=1/m,從而得到系統幅值、相位與λ之間的關(guān)系,分別由maple作圖,如圖2所示。

圖2中,幅頻特性曲線(xiàn)縱坐標表示幅值與剛度之比,橫坐標表示輸入信號的頻率與固有頻率之比。相頻特性曲線(xiàn)縱坐標表示幅頻特性的幅角,橫坐標也表示輸入信號的頻率與同有頻率之比。頻率范圍以幅值3 dB對應頻率為截止頻率。分別計算出4個(gè)量程頻響范同為0~2783 Hz,0~2679 Hz,0~4 1 27 Hz,0~5740 Hz。

4 頻率響應測試
在被測量物理量隨時(shí)間變化的情況下,加速度計的輸出能否隨輸入量變化良好是一個(gè)很重要的問(wèn)題。以上通過(guò)加速度計的,得到其理論頻響特性。以下對封裝完成的加速度計進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試,圖3為封裝后加速度計(圖中右邊的硬幣用以對比其大小)。



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