常用加速度計的基本原理及工作特點

常用加速度計的基本原理

及工作特點

匯報人：單鳳敏學(xué)號：2120120967加速度計概述1基本原理及工作特點2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(dǎo)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(xué)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(jī)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(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，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(dǎo)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θ,傳感器輸出電壓信號UU=kuθ放大器輸出電流信號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：

（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(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(jìn)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(jī)構(gòu)。

（五）、微機(jī)械加速度計

微機(jī)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(jī)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(dāng)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(yīng)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(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。

參考文獻(xiàn):

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

[2]劉云峰,丁衡高,董景新等.靜電懸浮微機(jī)械加速度計設(shè)計[J].清華大學(xué)學(xué)報（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[J].微納電子技術(shù),2003,40(7):271-273..

[4]白韶紅.加速度計的發(fā)展[J].自動化儀表,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

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