高g值加速度传感器校准不确定度及误差分析
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
第29卷第7期2016年7月
Vol 29
No.7
July 2016
High g Value Acceleration Sensor Calibration
Uncertainty and Error Analysis *
WANG Yanyang 1，2，3，SHI Yunbo 1，2，3*，WANG Hua 1，2，3
，
KANG Qiang 1，2，3，YANG Zhicai 1，
2，3
（1.Science and Technology on Electronic Test &Measurement Laboratory （North University of China ），Taiyuan 030051，China ；
2.Key Laboratory of Instrumentation Science &Dynamic Measurement （North University of China ，
Ministry of Education ，Taiyuan 030051，China ；
3.School of Instrument and Electronics ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）
Abstract ：Summarizes the hopkinson bar calibration uncertainty in the process of MEMS acceleration sensor of high range ，error source and effect.Through the experimental equipment of all aspects of the error and uncertainty analysis research ，get the uncertainty of experimental equipment was 1.7%，and analyzes the two types of calibra?tion results.On the basis of the experiment in laboratory from the research on the calibration of sensor ，the sensor sensitivity of reference.Key words ：MEMS ；high range ；differential laser interferometer ；the accelerometer with high g value ；uncertainty of error analysis
EEACC ：7230
doi ：10.3969/j.issn.1004-1699.2016.07.004
高g 值加速度传感器校准不确定度及误差分析*
王艳阳1，2，3，石云波1，2，3*
，王
华1，2，3
，康
强1，2，3，杨志才1，
2，3
（1.中北大学电子测试技术国防科技重点实验室，太原030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部
重点实验室，太原030051；3.中北大学仪器与电子学院，太原030051）
摘要：总结了霍普金森杆校准MEMS 高量程加速度传感器过程中的不确定度、误差来源及影响。通过对实验设备中存在
误差和不确定因素的各个方面进行分析研究，得到实验设备的不确定度为1.7%，并分析了两种标定方式结果。在此实验基础上对实验室自研的传感器进行了标定，得到了传感器的参考灵敏度。
关键词：MEMS ；高量程；差动式激光干涉仪；高g 值加速度计；不确定度；误差分析中图分类号：TP212.3
文献标识码：A
文章编号：1004-1699（2016）07-0971-06
随着硅微机械加工技术的不断发展应用，高量程（高g 值）加速度传感器已成为应用于航空航天［1］、炮弹引信［2］、军事武器特性测试等特殊环境的重要工具［3］。这些环境需要进行大量的振动与冲击过程测试，测试环境比较恶劣。所以高量程传感器成为在冲击或者振动过程中运动参数测量的重要工具，特别是弹体侵彻过程中加速度的测试［4］。大量程加速度目前传感器的测试范围可以在几百g n 到上
万g n ，甚至高达几十万g n 。由于加速度传感器耐冲击、抗过载能力强、响应快、稳定性高的特点，在这些
领域的广泛使用，使得加速度传感器的校准显得尤为重要。从上世纪六七十年代以来，世界各国都相继开展了加速度计的研究。顺势，不同的校准方式也应运而生。校准方式根据校准状态可以分为稳态校准方式和瞬态校准方式。根据力学量来源的不同可以将测试方法分为绝对法和相对法。将冲击量程或传感器的特征参数直接溯源于长度、时间、频率、电压、质量等基本物理量的校准称为绝对法［5］。
本文通过对压阻式高g 值加速度传感器的不同环境下的测试，对两种灵敏度标定方式做出比
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项目来源：国家自然科学基金杰出青年项目（51225504）收稿日期：2015-11-24
修改日期：2016-03-07