慣性器件原理-第十章加速度計(jì)

1、第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 加速度計(jì)測量的理論基礎(chǔ)是牛頓慣性定律。物質(zhì)的質(zhì)量不依賴于參考系，加速加速度計(jì)測量的理論基礎(chǔ)是牛頓慣性定律。物質(zhì)的質(zhì)量不依賴于參考系，加速度計(jì)通過測量物體加速時(shí)的慣性力來工作。度計(jì)通過測量物體加速時(shí)的慣性力來工作。加速度計(jì)至少由三部分組成：加速度計(jì)至少由三部分組成：l檢測質(zhì)量檢測質(zhì)量l固定檢測質(zhì)量的彈性支承固定檢測質(zhì)量的彈性支承l(wèi)輸出與加速度有關(guān)信號的傳感器輸出與加速度有關(guān)信號的傳感器 10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 比力 10.1 加速度計(jì)的

2、測量原理加速度計(jì)的測量原理 稱f=a-G為比力第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 比力_火箭上升 10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 彈簧移動位移：加速度計(jì)輸出比力： f=5g-(-g)=6g第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 比力_自由落體 10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 彈簧移動位移：加速度計(jì)輸出比力： f=-g-(-g)=0g第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 開環(huán)加速度計(jì) 10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 開環(huán)加速以計(jì)又稱簡單加速度計(jì)，也有人稱為過載傳感器。這類加速度計(jì)的測量系統(tǒng)是開環(huán)的。加速度值經(jīng)過敏感元件、信號傳感器、放大器變成電信號直接輸出。開外加速度本身

3、既不需要對輸出進(jìn)行測量，也不需要把輸出量反饋到輸入端與輸入量進(jìn)行比較。因此，對應(yīng)于每一個(gè)被測量的加速度值，開環(huán)加速度計(jì)便有一個(gè)輸出值與之對應(yīng)。 活動部件活動部件信號傳感器信號傳感器放大器放大器被測加速度被測加速度輸出電量輸出電量第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 閉環(huán)加速度計(jì) 10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 閉環(huán)加速度計(jì)又稱力平衡式加速度計(jì)、力反饋加速度計(jì)、帶有補(bǔ)償系統(tǒng)的加速度計(jì)，也有人稱為伺服加速度計(jì)。這類加速度計(jì)的測量系統(tǒng)是閉環(huán)的，被測加速度經(jīng)過敏感元件、信號傳感器、放大器等變成電信號，加給對活動系統(tǒng)有控制作用的力發(fā)生器。 也就是說，采用了反饋，把輸出量與輸入量進(jìn)行比較，構(gòu)成了一

4、個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。活動部件活動部件信號傳感器信號傳感器放大器放大器被測加速度被測加速度輸出電量輸出電量反饋回路反饋回路第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 加速度計(jì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則10.1 加速度計(jì)的測量原理加速度計(jì)的測量原理 l線性化通過力反饋回路設(shè)計(jì)l響應(yīng)頻率調(diào)節(jié)力反饋回路的比例系數(shù)加速度計(jì)的響應(yīng)頻率應(yīng)是載體頻率的十倍以上l阻尼減少到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間快速陰尼，穩(wěn)態(tài)不產(chǎn)生力第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.2.1 液浮擺式加速度計(jì)的工作原理液浮擺式加速度計(jì)的工作原理 10.2 液浮擺式加速度計(jì)液浮擺式加速度計(jì) 為了減小擺組件支承軸上的摩擦力矩，并得到所需的阻尼，將擺組件懸浮在液體中。擺組件的重心和浮心位于擺組件

5、支承軸（輸出軸）OA的兩側(cè)。,的連線與擺組件的支承軸垂直，稱為擺性軸 PA 。而同擺性軸 PA及輸出軸OA垂直的軸，稱為輸入軸IA。IA，OA及PA三軸共交于一點(diǎn)O，構(gòu)成一個(gè)右手坐標(biāo)系，稱為擺組件坐標(biāo)系。第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.2.1 液浮擺式加速度計(jì)的工作原理液浮擺式加速度計(jì)的工作原理 10.2 液浮擺式加速度計(jì)液浮擺式加速度計(jì) 重力及浮力組成力矩：重力及浮力組成力矩： 擺性：擺性：第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.2.2 浮子擺的靜平衡問題浮子擺的靜平衡問題 10.2 液浮擺式加速度計(jì)液浮擺式加速度計(jì) 浮子擺必須具有一定的擺性以敏感加速度，加工完的浮子擺有三心l浮心浮力作用中

6、心l質(zhì)心擺的質(zhì)量中心或重心l支心支承中心浮子擺的浮子擺的“靜平衡靜平衡”，即擺組合件在中性懸?。ㄈ。顟B(tài)下，調(diào)整質(zhì)心與浮心，使其滿足以下要求：l重力與浮力相等重力與浮力相等使軸承不受力，僅起定位作用l三心共線三心共線第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.2.3 擺性的選擇擺性的選擇10.2 液浮擺式加速度計(jì)液浮擺式加速度計(jì) l支承摩擦力矩決定最小敏感加速度支承摩擦力矩決定最小敏感加速度l力矩器所產(chǎn)生的最大力矩應(yīng)決定平衡最大加速力矩器所產(chǎn)生的最大力矩應(yīng)決定平衡最大加速 度度特點(diǎn)：l濕式加速度計(jì)油最高溫濕式加速度計(jì)油最高溫l精度精度100ug 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.3.1 撓性加速度

7、計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理撓性加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理10.3 撓性加速度計(jì)撓性加速度計(jì) 撓性加速度計(jì)也是一種擺式加速度計(jì)，它與液浮加速度計(jì)的主要區(qū)別在于，它的擺組件不是懸浮在液體中，而是彈性地聯(lián)接在某種類型的撓性支承上。撓性支承消除了軸承的摩擦力矩，當(dāng)擺組件的偏轉(zhuǎn)角很小時(shí)，由此引入的微小的彈性力矩往往可以忽略。第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.3.1 撓性加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理撓性加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理10.3 撓性加速度計(jì)撓性加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 10.3.2 石英撓性加速度計(jì)石英撓性加速度計(jì) 10.3 撓性加速度計(jì)撓性加速度計(jì) 鋼的熱膨脹系數(shù)是，與之相比石英的熱膨脹系數(shù)是

8、，擺性隨溫度的變化不大，而且使之對標(biāo)度因數(shù)誤差的影響小。因此，采用非導(dǎo)石英材料制作擺與撓性接頭，并將擺與撓性接頭進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，可大提高撓性加速度計(jì)的精度。 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 用于什么？用于什么？10.4 陀螺積分速度計(jì)陀螺積分速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 硅與鋼性能比較硅與鋼性能比較 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 壓阻式微加速度計(jì)壓阻式微加速度計(jì) 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 電容式加速度計(jì)電容式加速度計(jì)（1）平板電容式加速度計(jì)）平板電容式加速度計(jì) 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加

9、速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 電容式加速度計(jì)電容式加速度計(jì)（2）扭擺式加速度計(jì)）扭擺式加速度計(jì) 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 電容式加速度計(jì)電容式加速度計(jì)（3）梳齒式電容微機(jī)械加速度計(jì)）梳齒式電容微機(jī)械加速度計(jì) 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 隧道電流型加速度計(jì)隧道電流型加速度計(jì) 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 振梁式微機(jī)械加速度計(jì)振梁式微機(jī)械加速度計(jì) 10.5 硅微機(jī)電加速度計(jì)硅微機(jī)電加速度計(jì) 第十章加速度計(jì)第十章加速度計(jì) 微型熱對流加速度計(jì)微型熱對流加速度計(jì)