專利名稱：高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)，具體是一種高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法。
背景技術(shù)：
作為一種慣性器件，高量程加速度傳感器在車輛、測(cè)試、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。高量程加速度傳感器的測(cè)試環(huán)境中通常存在高頻噪聲，高頻噪聲會(huì)嚴(yán)重影響高量程加速度傳感器對(duì)剛體過載加速度值的正確讀取。因此為了保證高量程加速度傳感器正常工作，需要對(duì)高量程加速度傳感器進(jìn)行濾波?，F(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)主要包括算法濾波、電路濾波和機(jī)械濾波。其中，算法濾波和電路濾波雖可以實(shí)現(xiàn)濾波的靈活性，但均無法對(duì)高量程加速度傳感器本身進(jìn)行濾波，因而均無法避免高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害。機(jī)械濾波是指采用機(jī)械濾波器進(jìn)行濾波。機(jī)械濾波器通常采用硅材料制作而成，且通常直接制作在高量程加速度傳感器的芯片上，因而其制作工藝復(fù)雜。同時(shí)，機(jī)械濾波器與高量程加速度傳感器之間無法分離，一旦機(jī)械濾波器損壞，則高量程加速度傳感器也無法繼續(xù)使用，因而其生產(chǎn)成本高。此外，機(jī)械濾波器通常體積過大，因而其無法滿足高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)，以解決現(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)無法避免高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)無法避免高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害、 制作工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求的問題，提供了一種高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:a.選取緩沖層作為內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)，并通過緩沖層將高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)粘結(jié)于高量程加速度傳感器的管殼的內(nèi)腔底面上；通過緩沖層對(duì)高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)進(jìn)行濾波；b.選取臺(tái)形結(jié)構(gòu)作為外濾波結(jié)構(gòu)，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)的上底面的面積大于高量程加速度傳感器的管殼的下底面的面積；然后在臺(tái)形結(jié)構(gòu)的下底面挖設(shè)弧面空腔，使得臺(tái)形結(jié)構(gòu)的上、下底面的面積相等；而后將高量程加速度傳感器的管殼與臺(tái)形結(jié)構(gòu)固定；通過臺(tái)形結(jié)構(gòu)對(duì)高量程加速度傳感器的管殼和高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)進(jìn)行濾波。所述步驟a中，緩沖層的厚度小于1mm，緩沖層的體積為1.5mL。所述步驟b中，臺(tái)形結(jié)構(gòu)的厚度為5mm,臺(tái)形結(jié)構(gòu)的臺(tái)形斜面傾角為20° -45°。所述步驟b中，在高量程加速度傳感器的管殼的上、下底面之間貫通開設(shè)三個(gè)螺紋孔，在臺(tái)形結(jié)構(gòu)的上底面與弧面空腔的底面之間貫通開設(shè)三個(gè)螺紋孔，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)上的三個(gè)螺紋孔與高量程加速度傳感器的管殼上的三個(gè)螺紋孔孔徑相同且位置正對(duì)；通過螺紋孔將高量程加速度傳感器的管殼與臺(tái)形結(jié)構(gòu)固定。與現(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)相比，本發(fā)明所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法具有如下優(yōu)點(diǎn):其一，與算法濾波和電路濾波相比，本發(fā)明所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)高量程加速度傳感器本身進(jìn)行濾波，有效避免了高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害。具體而言，本發(fā)明所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法采用緩沖層對(duì)高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步濾波，并采用臺(tái)形結(jié)構(gòu)對(duì)高量程加速度傳感器的管殼和高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步濾波。在濾波過程中，當(dāng)高頻噪聲到達(dá)時(shí)，弧面空腔不僅使高量程加速度傳感器的受力均勻分散，而且使臺(tái)形結(jié)構(gòu)被擠壓時(shí)向兩邊擠出，由此將垂直的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水平的動(dòng)能，從而減弱了高頻噪聲的能量，有效避免了高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害。臺(tái)形結(jié)構(gòu)的上、下底面的面積相等則保證了高頻噪聲在臺(tái)形結(jié)構(gòu)中的傳播不會(huì)因?yàn)榻孛娴母淖兌a(chǎn)生匯聚和變大，進(jìn)一步避免了高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害。其二，與其它微機(jī)械濾波結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法無需采用硅材料，且其內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)和外濾波結(jié)構(gòu)均可與高量程加速度傳感器進(jìn)行分離，由此有效簡(jiǎn)化了制作工藝，有效降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，其內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)和外濾波結(jié)構(gòu)的體積均很小，由此有效滿足了高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求。綜上所述，本發(fā)明所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法有效解決了現(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)無法避免高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求的問題。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)無法避免高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求的問題，適用于 對(duì)高量程加速度傳感器進(jìn)行濾波。


圖1是本發(fā)明的內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)和外濾波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的外濾波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的仰視圖。圖中:1-高量程加速度傳感器的管殼，2-螺紋孔，3-高量程加速度傳感器的管殼的內(nèi)腔，4-高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)，5-緩沖層，6-臺(tái)形結(jié)構(gòu)，7-弧面空腔。
具體實(shí)施例方式高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
a.選取緩沖層5作為內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)，并通過緩沖層5將高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)4粘結(jié)于高量程加速度傳感器的管殼I的內(nèi)腔3底面上；通過緩沖層5對(duì)高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)4進(jìn)行濾波；
b.選取臺(tái)形結(jié)構(gòu)6作為外濾波結(jié)構(gòu)，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的上底面的面積大于高量程加速度傳感器的管殼I的下底面的面積；然后在臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的下底面挖設(shè)弧面空腔7，使得臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的上、下底面的面積相等；而后將高量程加速度傳感器的管殼I與臺(tái)形結(jié)構(gòu)6固定；通過臺(tái)形結(jié)構(gòu)6對(duì)高量程加速度傳感器的管殼I和高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)4進(jìn)行濾波；
所述步驟a中，緩沖層5的厚度小于Imm,緩沖層5的體積為1.5mL ；
所述步驟b中，臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的厚度為5mm,臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的臺(tái)形斜面傾角為20° -45° ；所述步驟b中，在高量程加速度傳感器的管殼I的上、下底面之間貫通開設(shè)三個(gè)螺紋孔2，在臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的上底面與弧面空腔7的底面之間貫通開設(shè)三個(gè)螺紋孔2，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)6上的三個(gè)螺紋孔2與高量程加速度傳感器的管殼I上的三個(gè)螺紋孔2孔徑相同且位置正對(duì)；通過螺紋孔2將高量程加速度傳感器的管殼I與臺(tái)形結(jié)構(gòu)6固定；
具體實(shí)施時(shí)，緩沖層5采用彈性模量為3GPa的低密度彈塑性材料制成。臺(tái)形結(jié)構(gòu)6的臺(tái)形斜面傾角為30°。`
權(quán)利要求
1.一種高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，其特征在于:該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的: a.選取緩沖層(5)作為內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)，并通過緩沖層(5)將高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)(4)粘結(jié)于高量程加速度傳感器的管殼(I)的內(nèi)腔(3)底面上；通過緩沖層(5)對(duì)高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)(4)進(jìn)行濾波； b.選取臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)作為外濾波結(jié)構(gòu)，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)的上底面的面積大于高量程加速度傳感器的管殼(I)的下底面的面積；然后在臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)的下底面挖設(shè)弧面空腔(7)，使得臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)的上、下底面的面積相等；而后將高量程加速度傳感器的管殼(I)與臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)固定；通過臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)對(duì)高量程加速度傳感器的管殼(I)和高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)(4)進(jìn)行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，其特征在于:所述步驟a中，緩沖層(5)的厚度小于1mm，緩沖層(5)的體積為1.5mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，其特征在于:所述步驟b中，臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)的厚度為5mm,臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)的臺(tái)形斜面傾角為20° -45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，其特征在于:所述步驟b中，在高量程加速度傳感器的管殼(I)的上、下底面之間貫通開設(shè)三個(gè)螺紋孔(2)，在臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)的上底面與弧 面空腔(7)的底面之間貫通開設(shè)三個(gè)螺紋孔(2)，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)上的三個(gè)螺紋孔(2)與高量程加速度傳感器的管殼(I)上的三個(gè)螺紋孔(2)孔徑相同且位置正對(duì)；通過螺紋孔(2)將高量程加速度傳感器的管殼(I)與臺(tái)形結(jié)構(gòu)(6)固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)，具體是一種高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有高量程加速度傳感器的濾波技術(shù)無法避免高頻噪聲對(duì)高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對(duì)微型化的要求的問題。高量程加速度傳感器的機(jī)械濾波方法，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的a.選取緩沖層作為內(nèi)濾波結(jié)構(gòu)，并通過緩沖層將高量程加速度傳感器的敏感結(jié)構(gòu)粘結(jié)于高量程加速度傳感器的管殼的內(nèi)腔底面上；b.選取臺(tái)形結(jié)構(gòu)作為外濾波結(jié)構(gòu)，并保證臺(tái)形結(jié)構(gòu)的上底面的面積大于高量程加速度傳感器的管殼的下底面的面積。本發(fā)明適用于對(duì)高量程加速度傳感器進(jìn)行濾波。
文檔編號(hào)G01P15/00GK103245798SQ20131014854
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者石云波, 劉俊, 唐軍, 錢爰穎, 潘龍麗, 李 杰, 張曉明, 楊衛(wèi), 郭濤, 馬喜宏, 鮑愛達(dá) 申請(qǐng)人:中北大學(xué)