1 引言
微加速度計是MEMS(Micro Electromeclaanical System)的一個重要分支，在航空航天、汽車、國防等領域有著廣泛應用。高g值加速度傳感器作為一次儀表被廣泛應用于撞擊及高速運動過程中高過載測量，在深侵徹武器設計中，它可用于識別目標，也可用于測量飛機抗墜毀實驗中和汽車碰撞試驗中的過載川。高g值加速度傳感器靈敏度系數(shù)的精度直接影響測量精度。由于高g值加速度傳感器在很多場合都可以重復使用，在使用過程中，由于所承受高過載作用，其靈敏度系數(shù)可能發(fā)生變化，需經(jīng)常校準。因此高g值加速度傳感器靈敏度的測量不僅在研制高g值加速度傳感器中扮演著重要角色，而且在抗高過載測量中起著重要作用。主要介紹微型霍普金森(Hopkinson)桿技術，采用激光多普勒原理，用衍射光柵做合作目標，使用調(diào)頻信號的一種數(shù)字化解調(diào)方法實現(xiàn)多普勒頻移數(shù)據(jù)處理，時間分辨率為一個采樣間隔。該技術具有魯棒性好、過程收斂、結(jié)果精確等特點。應用滑動最小二乘擬合直線段的方法實現(xiàn)微分運算，獲得沖擊速度和加速度的瞬時測量值，并給出實驗結(jié)果。

2 加速度傳感器校準裝置及工作過程
圖1為高g值加速度沖擊傳感器校準裝置，是由Hop-kinson桿、差動式激光多普勒干涉儀、數(shù)字示波器和計算機系統(tǒng)組成。

霍普金森(Hopkinson)激光干涉沖擊試驗臺是加速度傳感器沖擊標準專用差動激光多普勒測速儀和小型空氣炮加載系統(tǒng)，主要用于高g值測量，使用 Hopkinson棒，在桿中產(chǎn)生應力波，在距離端面幾倍棒直徑處，應力波的波振面實際上變成平面波，只要棒的長度與直徑之比充分大，用Hop- kinson沖擊機，在校準端面可獲得波形良好及橫向運動很小的沖擊過程。差動式激光多普勒測速儀是測量通過激光探頭示蹤粒子的多普勒信號，再根據(jù)速度與多普勒頻率的關系得到速度。由于是激光測量，對于流場沒有干擾．測速范圍寬，而且由于多普勒頻率與速度是線性關系。和該點的溫度、壓力沒有關系，是目前世界上速度測量精度最高的儀器，其工作過程如圖1所示，使用Hopkinson沖擊機對Hopkinson棒發(fā)射彈體，產(chǎn)生沖擊加速度，同時作用于光柵和被測加速度傳感器，被測加速度傳感器測得的信號經(jīng)信號適調(diào)儀后被動態(tài)信號分析儀采集，光柵位移經(jīng)多普勒激光干涉儀產(chǎn)生具有多普勒效應的調(diào)頻信號，該信號被數(shù)字示波器采集，對該調(diào)頻信號進行頻率解調(diào)后，可獲得作用于加速度傳感器的加速度值。

3 高g值沖擊加速度傳感器校準原理
激光多普勒一次沖擊校準法采用激光多普勒原理，用衍射光柵做合作目標，絕對復現(xiàn)沖擊加速度量值，并校準加速度計。反射式衍射光柵產(chǎn)生的多普勒頻移為：

式中，ψ為入射角，θ為衍射角，v為光柵平面的速度，λ為激光波長。
雙入射光光柵產(chǎn)生的多普勒頻移為：

式中，ψ為入射角，v為光柵平面速度，λ為激光波長。
根據(jù)式(2)得到?jīng)_擊速度v(t)：

將式(3)微分得到?jīng)_擊加速度a(t)：

式(4)取峰值得到?jīng)_擊加速度峰值aP。絕對復現(xiàn)的沖擊加速度峰值ap作為參考量值，與被校加速度計輸出的電量峰值VP作比較，得被校加速度計的沖擊校準靈敏度：