[发明专利]一种被动式加速度传感器稳定装置以及测量方法

说明书

本发明提出一种被动式加速度传感器稳定装置以及测量方法，包括：安装支座，旋转支架，传感器放置台，圆台形配重装置以及砝码。旋转支架共有两个，绕两条垂直的轴旋转，保证传感器稳定装置内部坐标系与世界坐标系恒一致，圆台形配重装置以及砝码使得测量稳定装置重力增加，减少摆动；被动式储能元件弹簧以及处理器内的主动滤波器来过滤部分频段的干扰信号，更准确直接的得到所测量物体的绝对加速度值。本发明能够作为加速度传感器稳定可靠的放置支撑，能够降低设备运动过程中平动和转动在加速度测量中带来的干扰，满足复杂环境中测量加速度要求；用于实现工程中对设备在升沉方向的加速度测量。

技术领域

本发明涉及加速度传感器测量领域，特别是一种被动式加速度传感器稳定装置以及测量方法。

背景技术

加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和调理电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。当测量的物体进行三维平动时，传统的加速度传感器可以测量到横荡、纵荡和升沉方向三个方向的绝对加速度值；当测量的物体存在转动时，因为传感器内部的坐标系一直在发生变化，因此所测量到的加速度数值是相对的，无法得到所测量的物体在世界坐标系中的加速度值。传统的方法可以依据重力加速度为定值定方向这一特征，将相对方向上的加速度值转换为绝对方向上的加速度值，但由于传感器本身存在漂移和偏置的特性，频繁的进行运算会增强干扰信号。中国专利CN205880125U提出一种超声波传感器稳定装置，该装置主要是通过弹簧来减少由于人为因素而造成的传感器抖动，从而提高测量精度，但该类型的传感器并不需要考虑重力这一因素，因此该类型的装置并不适用于加速度传感器；中国专利CN203825044U提出了一种传感器稳定装置，使用限位杆贴靠测试点周围，形成三角式支撑固定，限制了探头前后左右四个自由度，使得探头仅能前后移动，该类型的传感器不能提供在竖直方向上的自由度，因此该类型的装置并不适用加速度稳定装置；在中国专利CN104199540A中提到通过陀螺仪对设备的角速度进行采样，这为通过陀螺仪原理来实现加速度稳定装置提供一种思路，该设置只能实现对角速度的测量而不能对加速度装置起稳定作用。

为了解决这一问题，本发明提出了一种被动式的加速度传感器稳定装置以及相应的测量方法，保证所测量物体上的加速度传感器的内部坐标与世界坐标恒一致，保证了测量的准确性并且减少干扰信号的产生。

发明内容：

为解决上述加速度传感器稳定装置的问题，设计一种被动式加速度传感器稳定装置以及测量方法。其方案如下：一种被动式加速度传感器稳定装置以及测量方法，包括：加速度传感器稳定装置安装支座、旋转支架一、旋转支架二、圆台形配重装置、传感器放置台、弹簧、砝码、加速度传感器、线缆、处理器、电源、无线信号发生器、无线信号接收器以及测量方法；

所述被动式加速度传感器稳定装置安装支座上部设置有两对螺纹孔一，开孔的位置分别位于距两侧端面的1/4处，通过该孔与被测量物体进行安装；所述被动式加速度传感器稳定装置安装支座下部设置有两对支座钻孔一，分别位于所述安装支座下部的左右两侧；

物体在进行运动过程中，会发生产生三维平动和三维转动，在x、y、z方向产生的平动分别是横荡、纵荡和升沉；在x、y、z方向产生的转动分别是横摇、纵摇和艏摇运动。

所述旋转支架一，以逆时针为正方向，在0°和180°方位角上设置有两对连接旋转支架钻孔一，用于连接所述旋转支架二；在90°，270°两个方位角设置有两对旋转轴一，所述旋转支座钻孔一与所述旋转旋转轴分别通过添加滚动轴承进行配合，形成转动副，旋转支架一可以实现传感器稳定装置在纵荡方向上的补偿；