第三章-2慣性量的測(cè)量

1、線加速度傳感器n加速度計(jì)用來測(cè)量飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度并輸出加速度信號(hào)。線加速度傳感器角加速度傳感器角加速度信號(hào)可以通過速率陀螺儀與微分電路得到。裝在飛機(jī)質(zhì)心處感受和測(cè)量飛機(jī)的法向加速度、縱向加速度和側(cè)向加速度。線加速度傳感器n簡(jiǎn)單式線加速度傳感器電刷位移=敏感質(zhì)量塊位移-殼體位移得到相應(yīng)傳遞函數(shù)：式中：線加速度傳感器n簡(jiǎn)單式線加速度傳感器當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)：上式表明，當(dāng)飛機(jī)做等加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，敏感質(zhì)量塊慣性力 與彈簧力 大小相等，方向相反，從而使質(zhì)量塊處于平衡位置x。輸出電壓：得到：線加速度傳感器的輸出電壓正比于飛機(jī)線加速度計(jì)，相位差180單位加速度所產(chǎn)生的相對(duì)位移量定義為線加速度傳感器的分辨率：可見，線加速

2、度的分辨率反比于其固有頻率的平方，即彈簧剛度越小，質(zhì)量塊的質(zhì)量越大，線加速度傳感器的分辨率就越高。線加速度傳感器n簡(jiǎn)單式線加速度傳感器優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低缺點(diǎn)：電刷與電位計(jì)的摩擦力較大，線性特性差，靈敏度低為解決上述問題，用力矩系統(tǒng)代替彈簧，增加浮子式阻尼器n浮子擺式加速度傳感器線加速度傳感器n浮子擺式加速度傳感器浮子擺組合件，力矩器，信號(hào)傳感器放大器，密封殼體浮子擺組合件-單擺，浮筒，信 號(hào)傳感器轉(zhuǎn)子和 力矩器轉(zhuǎn)子與簡(jiǎn)單線加速度傳感器相同單擺相當(dāng)于活動(dòng)質(zhì)量塊線加速度傳感器n浮子擺式加速度傳感器根據(jù)力矩平衡，得到加速度計(jì)傳感器輸出的電壓為：n撓性擺式力矩反饋加速度傳感器當(dāng)具有加速度a時(shí)，擺組

3、件質(zhì)量m產(chǎn)生慣性力，并對(duì)撓性軸產(chǎn)生慣性力矩M=mla。力矩M使擺組件繞輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角位移傳感器將該角度位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并放大調(diào)解為直流信號(hào)輸出。力矩器線圈輸入電流，產(chǎn)生電磁力產(chǎn)生恢復(fù)力矩線加速度傳感器n撓性擺式力矩反饋加速度傳感器輸出電流與輸入加速度成正比。優(yōu)點(diǎn)：高精度，高可靠性作為主要的導(dǎo)航級(jí)加速度計(jì)，在慣性領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。陀螺儀精確測(cè)量飛行器的姿態(tài)角、航向角和角速度。以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的陀螺儀-剛體轉(zhuǎn)子陀螺儀、流體轉(zhuǎn)子陀螺儀和振 動(dòng)陀螺儀以非經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的陀螺儀-激光陀螺儀，光導(dǎo)纖維陀螺儀，壓電 晶體陀螺儀，粒子陀螺儀和核子共振陀螺儀高速旋轉(zhuǎn)的物體即為陀螺，為測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的角位移或角

4、速度，用支架把高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子支撐起來即構(gòu)成陀螺儀-剛體轉(zhuǎn)子陀螺儀。核心：繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)的剛體轉(zhuǎn)子。自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于基座有一個(gè)或者兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度：二自由度陀螺單自由度陀螺陀螺儀n基本結(jié)構(gòu)和組成內(nèi)環(huán)和外環(huán)組成的框架裝置叫做萬向支架。自轉(zhuǎn)軸和內(nèi)環(huán)軸相互垂直且相交，內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸相互垂直且相交。三軸相交于一點(diǎn) -萬向交點(diǎn)。對(duì)于自轉(zhuǎn)軸，僅具有繞內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸兩個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。陀螺儀n特性1）進(jìn)動(dòng)性二自由度陀螺儀受外力矩作用時(shí)，若外力矩繞內(nèi)環(huán)軸作用，則陀螺儀繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若外力矩繞外環(huán)軸作用，則陀螺儀繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。陀螺儀n特性陀螺儀的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與外力矩的作用方向相垂直的特性，稱為陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性。-二自由度陀

5、螺的基本特性陀螺進(jìn)動(dòng)角速度的方向取決于角動(dòng)量的方向和外力矩的方向。從角動(dòng)量L沿最短的路徑握向外力矩M的右手旋進(jìn)方向即為進(jìn)動(dòng)角速度的方向。陀螺儀n特性進(jìn)動(dòng)角速度的大小，取決于角動(dòng)量的大小和外力矩的大小。當(dāng)角動(dòng)量為一定值時(shí)，進(jìn)動(dòng)角速度與外力矩成正比；當(dāng)外力矩為一定值時(shí)，進(jìn)動(dòng)角速度與角動(dòng)量成反比。2）陀螺力矩陀螺儀n特性陀螺儀n特性3）定軸性陀螺儀n特性地球北極處陀螺儀的表觀運(yùn)動(dòng)地球赤道處陀螺儀的表觀運(yùn)動(dòng)陀螺儀n特性任意緯度陀螺儀的表觀運(yùn)動(dòng)陀螺儀n特性單自由度陀螺具有感受繞其輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特性。陀螺儀n工作原理框架式角速度陀螺x/L軸：內(nèi)環(huán)軸，信號(hào)輸出軸z軸：轉(zhuǎn)子軸y軸：測(cè)量軸陀螺儀n工作原理框架式角速度陀螺原理： 單自由度陀螺儀輸出轉(zhuǎn)角與輸入角速度成比例。陀螺儀n單自由度陀螺的應(yīng)用1）角速度的測(cè)量2）穩(wěn)定陀螺平臺(tái)的敏感元件陀螺儀n二自由度陀螺的應(yīng)用測(cè)量原理：陀螺儀n二自由度陀螺的應(yīng)用陀螺儀n二自由度陀螺的應(yīng)用課后習(xí)題n