专利名称：高量程加速度传感器的机械滤波方法
技术领域：
本发明涉及高量程加速度传感器的滤波技术，具体是一种高量程加速度传感器的机械滤波方法。
背景技术：
作为一种惯性器件，高量程加速度传感器在车辆、测试、航空航天等领域有着广泛的应用。高量程加速度传感器的测试环境中通常存在高频噪声，高频噪声会严重影响高量程加速度传感器对刚体过载加速度值的正确读取。因此为了保证高量程加速度传感器正常工作，需要对高量程加速度传感器进行滤波。现有高量程加速度传感器的滤波技术主要包括算法滤波、电路滤波和机械滤波。其中，算法滤波和电路滤波虽可以实现滤波的灵活性，但均无法对高量程加速度传感器本身进行滤波，因而均无法避免高频噪声对高量程加速度传感器的损害。机械滤波是指采用机械滤波器进行滤波。机械滤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传感器的芯片上，因而其制作工艺复杂。同时，机械滤波器与高量程加速度传感器之间无法分离，一旦机械滤波器损坏，则高量程加速度传感器也无法继续使用，因而其生产成本高。此外，机械滤波器通常体积过大，因而其无法满足高量程加速度传感器对微型化的要求。基于此，有必要发明一种全新的高量程加速度传感器的滤波技术，以解决现有高量程加速度传感器的滤波技术无法避免高频噪声对高量程加速度传感器的损害、制作工艺复杂、生产成本高、以及无法满足高量程加速度传感器对微型化的要求的问题。
发明内容
本发明为了解决现有高量程加速度传感器的滤波技术无法避免高频噪声对高量程加速度传感器的损害、 制作工艺复杂、生产成本高、以及无法满足高量程加速度传感器对微型化的要求的问题，提供了一种高量程加速度传感器的机械滤波方法。本发明是采用如下技术方案实现的:高量程加速度传感器的机械滤波方法，该方法是采用如下步骤实现的:a.选取缓冲层作为内滤波结构，并通过缓冲层将高量程加速度传感器的敏感结构粘结于高量程加速度传感器的管壳的内腔底面上；通过缓冲层对高量程加速度传感器的敏感结构进行滤波；b.选取台形结构作为外滤波结构，并保证台形结构的上底面的面积大于高量程加速度传感器的管壳的下底面的面积；然后在台形结构的下底面挖设弧面空腔，使得台形结构的上、下底面的面积相等；而后将高量程加速度传感器的管壳与台形结构固定；通过台形结构对高量程加速度传感器的管壳和高量程加速度传感器的敏感结构进行滤波。所述步骤a中，缓冲层的厚度小于1mm，缓冲层的体积为1.5mL。所述步骤b中，台形结构的厚度为5mm,台形结构的台形斜面倾角为20° -45°。所述步骤b中，在高量程加速度传感器的管壳的上、下底面之间贯通开设三个螺纹孔，在台形结构的上底面与弧面空腔的底面之间贯通开设三个螺纹孔，并保证台形结构上的三个螺纹孔与高量程加速度传感器的管壳上的三个螺纹孔孔径相同且位置正对；通过螺纹孔将高量程加速度传感器的管壳与台形结构固定。与现有高量程加速度传感器的滤波技术相比，本发明所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法具有如下优点:其一，与算法滤波和电路滤波相比，本发明所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法实现了对高量程加速度传感器本身进行滤波，有效避免了高频噪声对高量程加速度传感器的损害。具体而言，本发明所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法采用缓冲层对高量程加速度传感器的敏感结构进行初步滤波，并采用台形结构对高量程加速度传感器的管壳和高量程加速度传感器的敏感结构进行进一步滤波。在滤波过程中，当高频噪声到达时，弧面空腔不仅使高量程加速度传感器的受力均匀分散，而且使台形结构被挤压时向两边挤出，由此将垂直的动能转化为水平的动能，从而减弱了高频噪声的能量，有效避免了高频噪声对高量程加速度传感器的损害。台形结构的上、下底面的面积相等则保证了高频噪声在台形结构中的传播不会因为截面的改变而产生汇聚和变大，进一步避免了高频噪声对高量程加速度传感器的损害。其二，与其它微机械滤波结构相比，本发明所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法无需采用硅材料，且其内滤波结构和外滤波结构均可与高量程加速度传感器进行分离，由此有效简化了制作工艺，有效降低了生产成本。同时，其内滤波结构和外滤波结构的体积均很小，由此有效满足了高量程加速度传感器对微型化的要求。综上所述，本发明所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法有效解决了现有高量程加速度传感器的滤波技术无法避免高频噪声对高量程加速度传感器的损害、制作工艺复杂、生产成本高、以及无法满足高量程加速度传感器对微型化的要求的问题。本发明有效解决了现有高量程加速度传感器的滤波技术无法避免高频噪声对高量程加速度传感器的损害、制作工艺复杂、生产成本高、以及无法满足高量程加速度传感器对微型化的要求的问题，适用于 对高量程加速度传感器进行滤波。
图1是本发明的内滤波结构和外滤波结构的结构示意图。图2是本发明的内滤波结构的结构示意图。图3是本发明的外滤波结构的结构示意图。图4是图3的仰视图。图中:1-高量程加速度传感器的管壳，2-螺纹孔，3-高量程加速度传感器的管壳的内腔，4-高量程加速度传感器的敏感结构，5-缓冲层，6-台形结构，7-弧面空腔。
具体实施例方式高量程加速度传感器的机械滤波方法，该方法是采用如下步骤实现的:
a.选取缓冲层5作为内滤波结构，并通过缓冲层5将高量程加速度传感器的敏感结构4粘结于高量程加速度传感器的管壳I的内腔3底面上；通过缓冲层5对高量程加速度传感器的敏感结构4进行滤波；
b.选取台形结构6作为外滤波结构，并保证台形结构6的上底面的面积大于高量程加速度传感器的管壳I的下底面的面积；然后在台形结构6的下底面挖设弧面空腔7，使得台形结构6的上、下底面的面积相等；而后将高量程加速度传感器的管壳I与台形结构6固定；通过台形结构6对高量程加速度传感器的管壳I和高量程加速度传感器的敏感结构4进行滤波；
所述步骤a中，缓冲层5的厚度小于Imm,缓冲层5的体积为1.5mL ；
所述步骤b中，台形结构6的厚度为5mm,台形结构6的台形斜面倾角为20° -45° ；所述步骤b中，在高量程加速度传感器的管壳I的上、下底面之间贯通开设三个螺纹孔2，在台形结构6的上底面与弧面空腔7的底面之间贯通开设三个螺纹孔2，并保证台形结构6上的三个螺纹孔2与高量程加速度传感器的管壳I上的三个螺纹孔2孔径相同且位置正对；通过螺纹孔2将高量程加速度传感器的管壳I与台形结构6固定；
具体实施时，缓冲层5采用弹性模量为3GPa的低密度弹塑性材料制成。台形结构6的台形斜面倾角为30°。`
权利要求
1.一种高量程加速度传感器的机械滤波方法，其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的: a.选取缓冲层(5)作为内滤波结构，并通过缓冲层(5)将高量程加速度传感器的敏感结构(4)粘结于高量程加速度传感器的管壳(I)的内腔(3)底面上；通过缓冲层(5)对高量程加速度传感器的敏感结构(4)进行滤波； b.选取台形结构(6)作为外滤波结构，并保证台形结构(6)的上底面的面积大于高量程加速度传感器的管壳(I)的下底面的面积；然后在台形结构(6)的下底面挖设弧面空腔(7)，使得台形结构(6)的上、下底面的面积相等；而后将高量程加速度传感器的管壳(I)与台形结构(6)固定；通过台形结构(6)对高量程加速度传感器的管壳(I)和高量程加速度传感器的敏感结构(4)进行滤波。
2.根据权利要求1所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法，其特征在于:所述步骤a中，缓冲层(5)的厚度小于1mm，缓冲层(5)的体积为1.5mL。
3.根据权利要求1所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法，其特征在于:所述步骤b中，台形结构(6)的厚度为5mm,台形结构(6)的台形斜面倾角为20° -45°。
4.根据权利要求1所述的高量程加速度传感器的机械滤波方法，其特征在于:所述步骤b中，在高量程加速度传感器的管壳(I)的上、下底面之间贯通开设三个螺纹孔(2)，在台形结构(6)的上底面与弧 面空腔(7)的底面之间贯通开设三个螺纹孔(2)，并保证台形结构(6)上的三个螺纹孔(2)与高量程加速度传感器的管壳(I)上的三个螺纹孔(2)孔径相同且位置正对；通过螺纹孔(2)将高量程加速度传感器的管壳(I)与台形结构(6)固定。
全文摘要
本发明涉及高量程加速度传感器的滤波技术，具体是一种高量程加速度传感器的机械滤波方法。本发明解决了现有高量程加速度传感器的滤波技术无法避免高频噪声对高量程加速度传感器的损害、制作工艺复杂、生产成本高、以及无法满足高量程加速度传感器对微型化的要求的问题。高量程加速度传感器的机械滤波方法，该方法是采用如下步骤实现的a.选取缓冲层作为内滤波结构，并通过缓冲层将高量程加速度传感器的敏感结构粘结于高量程加速度传感器的管壳的内腔底面上；b.选取台形结构作为外滤波结构，并保证台形结构的上底面的面积大于高量程加速度传感器的管壳的下底面的面积。本发明适用于对高量程加速度传感器进行滤波。
文档编号G01P15/00GK103245798SQ20131014854
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者石云波, 刘俊, 唐军, 钱爰颖, 潘龙丽, 李 杰, 张晓明, 杨卫, 郭涛, 马喜宏, 鲍爱达 申请人:中北大学