大g值条件下加速度计温度系数校准装置研制

　　1　校准装置组成和功能

　　以离心机为主体,配备精密的温控试验箱以及六面体和陶瓷块,组成大g值下加速度计温度系数校准装置。其结构如图1所示。

　　该校准装置可以根据需要设定不同的加速度和温度场,通过改变加速度和温度场,来校准加速度计在大g值条件下的温度系数。精密离心机用来提供标准的加速度,主要是大于1g的加速度。

　　精密的温控试验箱用来提供满足一定均匀度、波动度的宽范围温度场,在某一个特定的温度场完成加速度计的精密离心试验,分离出加速度计模型方程的系数。六面体是用来安装加速度计用的,要求保证一定的平面度和垂直度,不能在高速旋转和高低温环境下产生变形,而且要用导热性能好的材料加工。

　　陶瓷块用来把精密的温控试验箱以及六面体与离心机旋转盘隔开,主要为了减少热传导,保证保温效果,它应具有与六面体接近的平面度和垂直度。

　　2　精密离心机用小型温箱设计

　　目前,广泛使用的高低温试验箱,体积庞大,质量大,无法直接用在高速旋转的离心机上,因为离心机要求试验体体积小、质量轻、能承受高速旋转,所以,常规用高低温试验箱不能满足大g值使用要求,而半导体材料可以满足这些要求。半导体制冷是从20世纪50年代发展起来的一门学科。

　　半导体热电偶由N型半导体和P半导体组成, N型材料有多余的电子,有负温差电势, P型材料电子不足,有正温差电势,当电子从P型穿过结点到N型时,结点的温度降低,其能量必然增加,而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。相反,当电子从N型流向P型材料时,结点的温度就会升高。其原理如图2所示。

　　3　精密离心机用小型温箱研制

　　3·1　小型温箱的结构

　　根据使用温度范围,分为低温部分(-60~20℃)和高温部分(20~130℃)。低温部分包括制冷装置和数字显示、隔热保温、加速度计安装用六面体、表面贴温度传感器、保温外罩以及水冷系统等;高温部分包括制热装置和数字显示、隔热保温、表面贴温度传感器以及加速度计安装用六面体等。两部分均采用分体独立结构,通过导电环供电,数字显示部分采用控制和监测分离结构,独立控制,单独显示,直接显示加速度计表面温度和控制温度,以使被测温度更加接近实际要求的温度,且实时控制,实时显示。加热和制冷装置直接安装在离心机工作台面上,与离心机工作台面一起旋转。

　　3·2　需要注意和特殊处理的问题

　　3·2·1　六面体的选择和处理

　　导热性好,使加速度计尽快达到温度平衡;材料本身重量要轻;保证安装面的平行度和垂直度不易变形;尽可能去掉六面体的“多余物”,即掏空。