發(fā)布時間：2018-10-04 20:44

【摘要】：石英撓性加速度計是一種經典的高精度機械擺式加速度傳感器,特別作為慣性導航設備,尤其在航空航天領域得到廣泛應用。就目前國內外研究現(xiàn)狀來看,擺片失衡問題是其生產與應用中容易出現(xiàn)的問題,這大大影響了其制造和應用的質量。因此,針對石英撓性加速度計擺片失衡問題下的辨識分析研究顯得尤為重要。所以,本課題從提高石英撓性加速度計的使用精度與穩(wěn)定性入手,融合多種有效信號處理與分析的方法,幫助提高其性能質量。石英擺片作為加速度傳感器的重要組成部件,本課題對加速度計石英擺片做了微運動仿真分析。加速度計石英擺片的微運動仿真分析可以獲取幫助提高石英撓性加速度計生產質量的技術手段和途徑。從加速度計石英擺片的物理模型入手,一方面對加速度計石英擺片做了受力分析,更為形象地反映出石英擺片的運動模式,對其工作狀態(tài)起到輔助分析作用;另一方面,用有限元方法對擺式加速度計的關鍵部件石英擺片進行靜力學計算與模態(tài)分析,直觀的顯示了石英擺片結構的應力場與形變場,并且獲得了各階自然頻率和陣型。通過仿真分析,采用有限元分析的方法能夠輔助提高加速計的性能,在實踐中具有良好的借鑒意義。高精度的標定參數(shù)可用來準確評估加速度計的性能與精度等級。本課題從石英撓性加速度計模型高階系數(shù)入手,對其進行多方向振動臺測試,辨識出加速度計模型方程中的非線性項系數(shù)。一方面建立并完善高精度的加速度計數(shù)學模型方程,探討加速度計工作狀態(tài)和其高階誤差系數(shù)間的關系,尋求通過其系數(shù)變化辨識加速度計工作狀態(tài)的方法;另一方面在傳統(tǒng)時域、頻域分析的基礎上提出采用多尺度模糊熵作為特征參數(shù),獲取高效的加速度信號表征參數(shù)集,融合支持向量機模式識別方法對加速度計的工作狀態(tài)進行精確辨識。最后,在此基礎上設計加速度計振動測試系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)對加速度傳感器狀態(tài)的快速診斷,從而達到提高加速度計制造質量及成品率的目的。課題研究結果表明,本文針對石英撓性加速度計所進行的相關研究,可精確辨識加速度計的工作狀態(tài),能有效幫助提高石英撓性加速度計的制造質量及其成品率,有助于形成提高石英撓性加速度計性能質量的技術途徑。
[Abstract]:Quartz flexible accelerometer is a classical high precision mechanical pendulum accelerometer, especially as an inertial navigation device, especially in the field of aerospace. According to the current research situation at home and abroad, the imbalance of pendulum is a problem which is easy to appear in its production and application, which greatly affects the quality of its manufacture and application. Therefore, it is very important to study the identification and analysis of quartz flexible accelerometer pendulum. Therefore, this paper starts with improving the precision and stability of quartz flexible accelerometer, and combines many effective signal processing and analysis methods to help improve its performance quality. Quartz pendulum is an important component of accelerometer. The micro-motion simulation analysis of accelerometer quartz pendulum can obtain the technical means and ways to improve the production quality of quartz flexible accelerometer. Starting with the physical model of the accelerometer quartz pendulum, on the one hand, the force analysis of the accelerometer quartz pendulum is made, which reflects more vividly the movement mode of the quartz pendulum, and plays an auxiliary role in analyzing the working state of the accelerometer quartz pendulum; on the other hand, The static calculation and modal analysis of quartz pendulum, a key component of pendulum accelerometer, are carried out by finite element method. The stress field and deformation field of quartz pendulum structure are displayed intuitively, and the natural frequency and matrix of each order are obtained. Through the simulation analysis, the finite element analysis method can help to improve the performance of accelerometer, which has good reference significance in practice. High precision calibration parameters can be used to accurately evaluate the performance and accuracy of accelerometers. Based on the high-order coefficients of the quartz flexible accelerometer model, the nonlinear coefficients of the accelerometer model equation are identified by the multi-direction shaking table test. On the one hand, the mathematical model equation of accelerometer with high precision is established and perfected, the relationship between the working state of accelerometer and its high-order error coefficient is discussed, and the method of identifying the working state of accelerometer through its coefficient variation is sought. On the other hand, on the basis of the traditional time-domain and frequency-domain analysis, the multi-scale fuzzy entropy is used as the characteristic parameter to obtain the efficient acceleration signal representation parameter set. The working state of accelerometer is accurately identified by using support vector machine (SVM) pattern recognition method. Finally, the software of accelerometer vibration testing system is designed to realize the rapid diagnosis of accelerometer state, thus improving the manufacturing quality and yield of accelerometer. The research results show that the related research on quartz flexible accelerometers can accurately identify the working state of the accelerometers, and can effectively improve the manufacturing quality and finished product rate of quartz flexible accelerometers. It is helpful to form a technical way to improve the performance quality of quartz flexible accelerometer.
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH824.4;TP212

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本文編號：2251821