提高手持探针式加速度计谐振频率的研究

　　本文研究了手持探针式加速度计的谐振频率，分析了手持探针加速度计的力学模型，找出了影响谐振频率的各个因素。结果表明，接触刚度对谐振频率有最为显著的影响。提高接触刚度可采用线接触探针触头和提高探针触头弹性模量，减小等效质量对谐振频率也有明显效果。

　　一、引言

　　安装加速度计的方法有多种，常见的有钢制螺栓连接、磁铁连接、胶合剂连接及手持探针连接等[1]，其中，手持探针安装方法的祸合谐振频率最低在2一3kH:之间[1]。这种安装方法适用检测信号最高频率应为小于1kHz[1]，尽管其祸合谐振频率很低，但在许多场合是很有用的。为此，本文探讨了各种因素对谐振频率的影响，并进行了实验验证。

        二、力学模型的建立与分析

　　手持探针式加速度计可简化为图1的力学模型。图1中，M为运动零件的等效质量.

　三、参数讨论　

        探针探头一可制成近似于球面形状，与被测件形成点接触形式。触理论，当探头在预紧力P0作用下，接触刚度为

　　若有两相同的手持探针.加速度计，不同处只是其一探头为半径10mm的球面，另一探头为柱面，线接触长度为10mm，而手持探针加速度计的谐振频率随顶紧力的变化如图3所示。图中，探头和被测件材料均为钢，等效质量为50克，被测件测点为曲率直径是功62mm的柱面，阻尼比为零。

　　由图3可清楚看到，其它参数相同，仅使测头由点接触变成线接触，就能显著提高接触刚度，从而使线接触探头的手持探针加速度计谐振频率比点接触探头高得多。

　　择，因此，探头材料弹性模量越大，谐振频率越高。通常，被测件均为钢，如探头材料由钢变成硬质合金，其弹性模量增加一倍，则谐振频率将提高14.5%。探头儿何尺寸受被测件影响，变化很小，因此，对谐振频率的影响很小。等效质量对谐振频率的影响显著，如等效质量减半，谐振频率提高41.4%，预紧力对谐振频率的影响由图3可知，预紧力越大，谐振频率越高，但影响甚微。

　　值得指出的是，探头与被测件形成点接触还是线接触，不仅取决于探头;而且还取决于被测件测点几何形状。

　四、实例计算和试验

　　试验夹固装置和仪器接线原理如图4所示。为了检验手持探针加速度计谐振频率，改进的手持探针加速度计见图5。其原理与改进以前相同，只是用施力弹签取代了人手的功能。