發(fā)布時(shí)間：2018-10-04 20:44

【摘要】：石英撓性加速度計(jì)是一種經(jīng)典的高精度機(jī)械擺式加速度傳感器,特別作為慣性導(dǎo)航設(shè)備,尤其在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。就目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看,擺片失衡問題是其生產(chǎn)與應(yīng)用中容易出現(xiàn)的問題,這大大影響了其制造和應(yīng)用的質(zhì)量。因此,針對(duì)石英撓性加速度計(jì)擺片失衡問題下的辨識(shí)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(jì)的使用精度與穩(wěn)定性入手,融合多種有效信號(hào)處理與分析的方法,幫助提高其性能質(zhì)量。石英擺片作為加速度傳感器的重要組成部件,本課題對(duì)加速度計(jì)石英擺片做了微運(yùn)動(dòng)仿真分析。加速度計(jì)石英擺片的微運(yùn)動(dòng)仿真分析可以獲取幫助提高石英撓性加速度計(jì)生產(chǎn)質(zhì)量的技術(shù)手段和途徑。從加速度計(jì)石英擺片的物理模型入手,一方面對(duì)加速度計(jì)石英擺片做了受力分析,更為形象地反映出石英擺片的運(yùn)動(dòng)模式,對(duì)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(duì)擺式加速度計(jì)的關(guān)鍵部件石英擺片進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算與模態(tài)分析,直觀的顯示了石英擺片結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)與形變場(chǎng),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(jì)的性能,在實(shí)踐中具有良好的借鑒意義。高精度的標(biāo)定參數(shù)可用來準(zhǔn)確評(píng)估加速度計(jì)的性能與精度等級(jí)。本課題從石英撓性加速度計(jì)模型高階系數(shù)入手,對(duì)其進(jìn)行多方向振動(dòng)臺(tái)測(cè)試,辨識(shí)出加速度計(jì)模型方程中的非線性項(xiàng)系數(shù)。一方面建立并完善高精度的加速度計(jì)數(shù)學(xué)模型方程,探討加速度計(jì)工作狀態(tài)和其高階誤差系數(shù)間的關(guān)系,尋求通過其系數(shù)變化辨識(shí)加速度計(jì)工作狀態(tài)的方法;另一方面在傳統(tǒng)時(shí)域、頻域分析的基礎(chǔ)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(hào)表征參數(shù)集,融合支持向量機(jī)模式識(shí)別方法對(duì)加速度計(jì)的工作狀態(tài)進(jìn)行精確辨識(shí)。最后,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)加速度計(jì)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度傳感器狀態(tài)的快速診斷,從而達(dá)到提高加速度計(jì)制造質(zhì)量及成品率的目的。課題研究結(jié)果表明,本文針對(duì)石英撓性加速度計(jì)所進(jìn)行的相關(guān)研究,可精確辨識(shí)加速度計(jì)的工作狀態(tài),能有效幫助提高石英撓性加速度計(jì)的制造質(zhì)量及其成品率,有助于形成提高石英撓性加速度計(jì)性能質(zhì)量的技術(shù)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(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH824.4;TP212

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本文編號(hào)：2251821