專利名稱：高量程加速度傳感器的機械濾波方法
技術領域：
本發明涉及高量程加速度傳感器的濾波技術，具體是一種高量程加速度傳感器的機械濾波方法。
背景技術：
作為一種慣性器件，高量程加速度傳感器在車輛、測試、航空航天等領域有著廣泛的應用。高量程加速度傳感器的測試環境中通常存在高頻噪聲，高頻噪聲會嚴重影響高量程加速度傳感器對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，需要對高量程加速度傳感器進行濾波。現有高量程加速度傳感器的濾波技術主要包括算法濾波、電路濾波和機械濾波。其中，算法濾波和電路濾波雖可以實現濾波的靈活性，但均無法對高量程加速度傳感器本身進行濾波，因而均無法避免高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害。機械濾波是指采用機械濾波器進行濾波。機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，因而其制作工藝復雜。同時，機械濾波器與高量程加速度傳感器之間無法分離，一旦機械濾波器損壞，則高量程加速度傳感器也無法繼續使用，因而其生產成本高。此外，機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微型化的要求。基于此，有必要發明一種全新的高量程加速度傳感器的濾波技術，以解決現有高量程加速度傳感器的濾波技術無法避免高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復雜、生產成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對微型化的要求的問題。
發明內容
本發明為了解決現有高量程加速度傳感器的濾波技術無法避免高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害、 制作工藝復雜、生產成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對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械濾波方法。本發明是采用如下技術方案實現的:高量程加速度傳感器的機械濾波方法，該方法是采用如下步驟實現的:a.選取緩沖層作為內濾波結構，并通過緩沖層將高量程加速度傳感器的敏感結構粘結于高量程加速度傳感器的管殼的內腔底面上；通過緩沖層對高量程加速度傳感器的敏感結構進行濾波；b.選取臺形結構作為外濾波結構，并保證臺形結構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；然后在臺形結構的下底面挖設弧面空腔，使得臺形結構的上、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形結構固定；通過臺形結構對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構進行濾波。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，臺形結構的厚度為5mm,臺形結構的臺形斜面傾角為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三個螺紋孔，在臺形結構的上底面與弧面空腔的底面之間貫通開設三個螺紋孔，并保證臺形結構上的三個螺紋孔與高量程加速度傳感器的管殼上的三個螺紋孔孔徑相同且位置正對；通過螺紋孔將高量程加速度傳感器的管殼與臺形結構固定。與現有高量程加速度傳感器的濾波技術相比，本發明所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法具有如下優點:其一，與算法濾波和電路濾波相比，本發明所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法實現了對高量程加速度傳感器本身進行濾波，有效避免了高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害。具體而言，本發明所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法采用緩沖層對高量程加速度傳感器的敏感結構進行初步濾波，并采用臺形結構對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構進行進一步濾波。在濾波過程中，當高頻噪聲到達時，弧面空腔不僅使高量程加速度傳感器的受力均勻分散，而且使臺形結構被擠壓時向兩邊擠出，由此將垂直的動能轉化為水平的動能，從而減弱了高頻噪聲的能量，有效避免了高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害。臺形結構的上、下底面的面積相等則保證了高頻噪聲在臺形結構中的傳播不會因為截面的改變而產生匯聚和變大，進一步避免了高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害。其二，與其它微機械濾波結構相比，本發明所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法無需采用硅材料，且其內濾波結構和外濾波結構均可與高量程加速度傳感器進行分離，由此有效簡化了制作工藝，有效降低了生產成本。同時，其內濾波結構和外濾波結構的體積均很小，由此有效滿足了高量程加速度傳感器對微型化的要求。綜上所述，本發明所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法有效解決了現有高量程加速度傳感器的濾波技術無法避免高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復雜、生產成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對微型化的要求的問題。本發明有效解決了現有高量程加速度傳感器的濾波技術無法避免高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復雜、生產成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對微型化的要求的問題，適用于 對高量程加速度傳感器進行濾波。
圖1是本發明的內濾波結構和外濾波結構的結構示意圖。圖2是本發明的內濾波結構的結構示意圖。圖3是本發明的外濾波結構的結構示意圖。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腔，4-高量程加速度傳感器的敏感結構，5-緩沖層，6-臺形結構，7-弧面空腔。
具體實施例方式高量程加速度傳感器的機械濾波方法，該方法是采用如下步驟實現的:
a.選取緩沖層5作為內濾波結構，并通過緩沖層5將高量程加速度傳感器的敏感結構4粘結于高量程加速度傳感器的管殼I的內腔3底面上；通過緩沖層5對高量程加速度傳感器的敏感結構4進行濾波；
b.選取臺形結構6作為外濾波結構，并保證臺形結構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；然后在臺形結構6的下底面挖設弧面空腔7，使得臺形結構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與臺形結構6固定；通過臺形結構6對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構4進行濾波；
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，臺形結構6的厚度為5mm,臺形結構6的臺形斜面傾角為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三個螺紋孔2，在臺形結構6的上底面與弧面空腔7的底面之間貫通開設三個螺紋孔2，并保證臺形結構6上的三個螺紋孔2與高量程加速度傳感器的管殼I上的三個螺紋孔2孔徑相同且位置正對；通過螺紋孔2將高量程加速度傳感器的管殼I與臺形結構6固定；
具體實施時，緩沖層5采用彈性模量為3GPa的低密度彈塑性材料制成。臺形結構6的臺形斜面傾角為30°。`
權利要求
1.一種高量程加速度傳感器的機械濾波方法，其特征在于:該方法是采用如下步驟實現的: a.選取緩沖層(5)作為內濾波結構，并通過緩沖層(5)將高量程加速度傳感器的敏感結構(4)粘結于高量程加速度傳感器的管殼(I)的內腔(3)底面上；通過緩沖層(5)對高量程加速度傳感器的敏感結構(4)進行濾波； b.選取臺形結構(6)作為外濾波結構，并保證臺形結構(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；然后在臺形結構(6)的下底面挖設弧面空腔(7)，使得臺形結構(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)與臺形結構(6)固定；通過臺形結構(6)對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構(4)進行濾波。
2.根據權利要求1所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法，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.根據權利要求1所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法，其特征在于:所述步驟b中，臺形結構(6)的厚度為5mm,臺形結構(6)的臺形斜面傾角為20° -45°。
4.根據權利要求1所述的高量程加速度傳感器的機械濾波方法，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三個螺紋孔(2)，在臺形結構(6)的上底面與弧 面空腔(7)的底面之間貫通開設三個螺紋孔(2)，并保證臺形結構(6)上的三個螺紋孔(2)與高量程加速度傳感器的管殼(I)上的三個螺紋孔(2)孔徑相同且位置正對；通過螺紋孔(2)將高量程加速度傳感器的管殼(I)與臺形結構(6)固定。
全文摘要
本發明涉及高量程加速度傳感器的濾波技術，具體是一種高量程加速度傳感器的機械濾波方法。本發明解決了現有高量程加速度傳感器的濾波技術無法避免高頻噪聲對高量程加速度傳感器的損害、制作工藝復雜、生產成本高、以及無法滿足高量程加速度傳感器對微型化的要求的問題。高量程加速度傳感器的機械濾波方法，該方法是采用如下步驟實現的a.選取緩沖層作為內濾波結構，并通過緩沖層將高量程加速度傳感器的敏感結構粘結于高量程加速度傳感器的管殼的內腔底面上；b.選取臺形結構作為外濾波結構，并保證臺形結構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。本發明適用于對高量程加速度傳感器進行濾波。
文檔編號G01P15/00GK103245798SQ20131014854
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月26日 優先權日2013年4月26日
發明者石云波, 劉俊, 唐軍, 錢爰穎, 潘龍麗, 李 杰, 張曉明, 楊衛, 郭濤, 馬喜宏, 鮑愛達 申請人:中北大學
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