常用加速度計的基本原理及工作特點

常用加速度計介紹 3 應用 加速度計概述 概念介紹 加速度計是測量運載體線加速度的儀表 在飛行控制系統(tǒng)中 加速度計是重要的動態(tài)特性校正元件 在慣性導航系統(tǒng)中 高精度的加速度計是最基本的敏感元件之一 在各類飛行器的飛行試驗中 加速度計是研究飛行器顫振和疲勞壽命的重要工具 加速度計的一般結(jié)構(gòu) 加速度計由檢測質(zhì)量 也稱敏感質(zhì)量 支承 電位器 彈簧 阻尼器和殼體組成 檢測質(zhì)量受支承的約束只能沿一條軸線移動 這個軸常稱為輸入軸或敏感軸 加速度計的力學模型 加速度 慣性力 質(zhì)量塊中心位移 常用加速度計 1 重錘式加速度計2 液浮擺式加速度計3 撓性擺式加速度計4 振弦式加速度計5 微機械加速度計6 擺式積分陀螺加速度計 常用加速度計的工作原理及工作特點 重錘式加速度計 基座加速度a彈簧的回復力Ft K s質(zhì)量塊加速度a a a 根據(jù)牛頓定律Ft ma 因此a a Ft m K s m即a k s式中k K m 重錘式加速度計結(jié)構(gòu)示意圖 導彈發(fā)射后 鎖定裝置解鎖 使重錘能夠活動 阻尼器的作用是給重錘的運動引入阻力 消除重錘運動過程中的振蕩 敏感軸與彈體的某一個軸平行 來測量導彈飛行時沿該軸產(chǎn)生的加速度 工作特點 二 液浮式加速度計 慣性體繞旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生慣性力矩Ma Lma轉(zhuǎn)動角度 傳感器輸出電壓信號UU ku 放大器輸出電流信號II kiU力矩器產(chǎn)生的力矩MkMk kmI kmkiU kmkiku Mk MakmI Lma則I Lma kmMk kmI kmkiU kmkiku 工作特點 1 擺組件放在一個浮子內(nèi) 浮液產(chǎn)生的浮力能卸除浮子擺組件對軸承的負載 減小支撐磨擦力矩 提高儀表的精度 2 浮液不能起定軸作用 因此在高精度擺式加速度計中 同時還采用磁懸浮方法把已經(jīng)卸荷的浮子擺組件懸浮在中心位置 使它與支撐脫離接觸 進一步消除磨擦力矩 3 浮液的粘性對擺組件有阻尼作用 能減小動態(tài)誤差 提高抗振動和抗沖擊的能力 三 撓性擺式加速度計 撓性擺式加速度計的工作原理與液浮擺式加速度計相類似 同樣是由力矩再平衡回路所產(chǎn)生的力矩來平衡加速度所引起的慣性力矩 撓性擺式加速度計與液浮加速度計的主要區(qū)別在于它的擺組件不是懸浮在液體中 而是彈性地連接在撓性支承上 撓性支承消除了軸承的摩擦力矩 工作特點 這類加速度計有充油式和干式兩種 充油式的內(nèi)部以高粘性液體作為阻尼液體 可以改善儀表動態(tài)特性和提高抗震動 抗沖擊能力 干式加速度計采用電磁阻尼或空氣膜阻尼 便于小型化 降低成本和縮短啟動時間 但精度比充油式低 四 振弦式加速度計 工作特點 由于弦絲張力受材料特性和溫度影響 因此 這種加速度計需要有恒溫控制裝置和弦絲張力調(diào)節(jié)機構(gòu) 五 微機械加速度計 微機械加速度計又稱硅加速度計 它感測加速度的原理與一般的加速度計相同 微機械加速度計分為壓阻式 電容式 靜電力平衡式和石英振梁式 電容式微加速度計 硅制檢測質(zhì)量由單撓性臂或雙撓性臂支撐 在撓性臂處采用離子注入法形成壓敏電阻 當有加速度a輸入時 檢測質(zhì)量受慣性力F作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn) 并在撓性臂上產(chǎn)生應力 使壓敏電阻的電阻值發(fā)生變化 從而提供一個正比于輸入加速度的輸出信號 六 擺式陀螺加速度計 利用在某些陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸上加偏心質(zhì)量起到擺的作用 就可以用陀螺儀來測量運載體的線加速度 由于這種加速度計能承受 測量 大的加速度 一般具有大的加速度的運載體都使用這種擺式陀螺加速度計 遠程戰(zhàn)略導彈的慣性系統(tǒng)中就常采用這類加速度計 加速度計應用 智能產(chǎn)品微信的 搖一搖 功能 我們手機里面集成的加速度傳感器 它能夠分別測量X Y Z三個方面的加速度值 X方向值的大小代表手機水平移動 Y方向值的大小代表手機垂直移動 Z方向值的大小代表手機的空間垂直方向 天空的方向為正 地球的方向為負 然后把相關的加速度值傳輸給操作系統(tǒng) 通過判斷其大小變化 就能知道同時玩微信的朋友 加速度計應用 汽車安全加速度傳感器可以用于汽車安全氣囊 防抱死系統(tǒng) 牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面 在安全應用中 加速度計的快速反應非常重要 安全氣囊應在什么時候彈出要迅速確定 所以加速度計必須在瞬間做出反應 通過采用可迅速達到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動不止的傳感器設計可以縮短器件的反應時間 其中 壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應用而發(fā)展最快 加速度計應用 計步器功能加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動 人在走動的時候會產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動 而加速度傳感器可以檢測振動的過零點 從而計算出人所走的步或跑步所走的步數(shù) 從而計算出人所移動的位移 并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗 加速度計應用 計步器功能加速度傳感器可以檢測交流信號以及物