常用加速度計(jì)的基本原理及工作特點(diǎn)

常用加速度計(jì)的基本原理

及工作特點(diǎn)

匯報(bào)人：?jiǎn)硒P敏學(xué)號(hào)：2120120967加速度計(jì)概述1基本原理及工作特點(diǎn)2加速度計(jì)概述概念介紹：

加速度計(jì)是測(cè)量運(yùn)載體線加速度的儀表。在飛行控制系統(tǒng)中，加速度計(jì)是重要的動(dòng)態(tài)特性校正元件。在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，高精度的加速度計(jì)是最基本的敏感元件之一。在各類飛行器的飛行試驗(yàn)中，加速度計(jì)是研究飛行器顫振和疲勞壽命的重要工具。

加速度計(jì)的一般結(jié)構(gòu)：加速度計(jì)由檢測(cè)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(cè)質(zhì)量受支承的約束只能沿一條軸線移動(dòng)，這個(gè)軸常稱為輸入軸或敏感軸。

加速度計(jì)的力學(xué)模型加速度慣性力質(zhì)量塊中心位移

常用加速度計(jì)

1、重錘式加速度計(jì)

2、液浮擺式加速度計(jì)

3、撓性擺式加速度計(jì)

4、振弦式加速度計(jì)

5、微機(jī)械加速度計(jì)

6、擺式積分陀螺加速度計(jì)

常用加速度計(jì)的工作原理

及工作特點(diǎn)

（—）、重錘式加速度計(jì)

基座加速度a彈簧的回復(fù)力Ft=KΔs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=KΔs/m

即a=k′Δs

式中k′=K/m。重錘式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

導(dǎo)彈發(fā)射后，鎖定裝置解鎖，使重錘能夠活動(dòng)，阻尼器的作用是給重錘的運(yùn)動(dòng)引入阻力，消除重錘運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振蕩。敏感軸與彈體的某一個(gè)軸平行，來(lái)測(cè)量導(dǎo)彈飛行時(shí)沿該軸產(chǎn)生的加速度。

工作特點(diǎn)：（二）、液浮式加速度計(jì)

慣性體繞旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生慣性力矩

Ma=Lma轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ,傳感器輸出電壓信號(hào)UU=kuθ放大器輸出電流信號(hào)II=kiU

力矩器產(chǎn)生的力矩Mk

Mk=kmI=kmkiU

=kmkikuθ

Mk=MakmI=Lma則I=Lma/kmMk=kmI=kmkiU=kmkikuθ

工作特點(diǎn)：

（1）擺組件放在一個(gè)浮子內(nèi)，浮液產(chǎn)生的浮力能卸除浮子擺組件對(duì)軸承的負(fù)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(jì)中，同時(shí)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(jìn)一步消除磨擦力矩。（3）浮液的粘性對(duì)擺組件有阻尼作用，能減小動(dòng)態(tài)誤差，提高抗振動(dòng)和抗沖擊的能力。

（三）、撓性擺式加速度計(jì)

撓性擺式加速度計(jì)的工作原理與液浮擺式加速度計(jì)相類似，同樣是由力矩再平衡回路所產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡加速度所引起的慣性力矩。撓性擺式加速度計(jì)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(diǎn)：這類加速度計(jì)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(dòng)態(tài)特性和提高抗震動(dòng)、抗沖擊能力。干式加速度計(jì)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(dòng)時(shí)間，但精度比充油式低。

（四）、振弦式加速度計(jì)

工作特點(diǎn)：

由于弦絲張力受材料特性和溫度影響，因此，這種加速度計(jì)需要有恒溫控制裝置和弦絲張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

（五）、微機(jī)械加速度計(jì)

微機(jī)械加速度計(jì)又稱硅加速度計(jì)，它感測(cè)加速度的原理與一般的加速度計(jì)相同。微機(jī)械加速度計(jì)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(jì)硅制檢測(cè)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(dāng)有加速度a輸入時(shí)，檢測(cè)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(yīng)力，使壓敏電阻的電阻值發(fā)生變化，從而提供一個(gè)正比于輸入加速度的輸出信號(hào)。

（六）、擺式陀螺加速度計(jì)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(lái)測(cè)量運(yùn)載體的線加速度。由于這種加速度計(jì)能承受（測(cè)量）大的加速度，一般具有大的加速度的運(yùn)載體都使用這種擺式陀螺加速度計(jì)。遠(yuǎn)程戰(zhàn)略導(dǎo)彈的慣性系統(tǒng)中就常采用這類加速度計(jì)。

參考文獻(xiàn):

[1]戴強(qiáng),王向展,羅謙等.電容式微加速度計(jì)開環(huán)模式的非線性模型[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2007,20(3):512-515.

[2]劉云峰,丁衡高,董景新等.靜電懸浮微機(jī)械加速度計(jì)設(shè)計(jì)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2007,47(2):181-185.

[3]賈玉斌,郝一龍,鐘瑩等.基于諧振原理的硅微機(jī)械加速度計(jì)[J].微納電子技術(shù),2003,40(7):271-273..

[4]白韶紅.加速度計(jì)的發(fā)展[J].自動(dòng)化儀表,1999,20(9):1-5.

[5]HongjinZhou，Jiangning

Xu，Designandsimulationofaccelerometerbasedgyro-freeinertialnavigationsystem

[6]Boser,B.E,Surfacemicromachinedaccelerometers

[7]Y.T.Liu,X.W.Liu,Y.Wangetal.Asigma-deltainterfaceASICforforce-feedbackmicromachinedcapacitiveaccelerometer[J].AnalogIntegratedCircuitsandSignalProcessing,2012,72(1):27-35

[8]Peterseim,N.,Flury,J.,Schlicht,A.etal.Magnetic

torqueri