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加速度計(jì)的簡(jiǎn)介

   2016年09月27日 11:54  

  加速度計(jì)是以加速度的觀點(diǎn)來(lái)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的傳感器傳感器 的供應(yīng)商。加速度計(jì)所測(cè)量的加速度包括一般性物體的移動(dòng)速度變化(直線加速度)、物體的低頻晃動(dòng)、高頻振動(dòng)等。因此,從檢測(cè)重力等靜態(tài)加速度的加速計(jì)到10KHz高頻響應(yīng)加速度計(jì),加速度計(jì)的種類(lèi)敏多。一般被稱(chēng)為“加速度計(jì)”、“加速度傳感器速度傳感器 的供應(yīng)商”、“加速度拾波器”等等。


  分類(lèi)介紹


  加速度計(jì)的類(lèi)型較多:


  按檢測(cè)質(zhì)量的位移方式分類(lèi)有線性加速度計(jì)(檢測(cè)質(zhì)量作線位移)和擺式加速度計(jì)(檢測(cè)質(zhì)量繞支承軸轉(zhuǎn)動(dòng));


  按支承方式分類(lèi)有寶石支承、撓性支承、氣浮、液浮、磁懸浮和靜電懸浮等;


  按測(cè)量系統(tǒng)的組成形式分類(lèi)有開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式;


  按工作原理分類(lèi)有振弦式、振梁式和擺式積分陀螺加速度計(jì)等;


  按輸入軸數(shù)目分類(lèi),有單軸、雙軸和三軸加速度計(jì);


  按傳感元件分類(lèi),有壓電式、壓阻式和電位器式等。


  通常綜合幾種不同分類(lèi)法的特點(diǎn)來(lái)命名一種加速度計(jì)。


  配置


  加速度計(jì)由檢測(cè)質(zhì)量(也稱(chēng)敏感質(zhì)量)、支承、電位器、彈簧、阻尼器和殼體組成。


  特點(diǎn)


  優(yōu)異的偏差穩(wěn)定性


  環(huán)境性能好(沖擊,振動(dòng)和溫度)


  低成本


  低電壓模擬輸出


  過(guò)電保護(hù)


  LCC48


  集成溫度傳感器


  性能指標(biāo) 

 


  [1]:按照IEEE 1293-1998 12.3.8的規(guī)定在20℃時(shí)測(cè)量48小時(shí);測(cè)量前穩(wěn)定1小時(shí)。


  [2]:1年穩(wěn)定性根據(jù)IEEE 528-2001定義為:上電/上電,存儲(chǔ)于-55℃和85℃,在-40℃~125℃之間T循環(huán),-55℃~85℃掉電干擾、振動(dòng)和沖擊。


  [3]: 溫度系數(shù)指在-40~20℃范圍內(nèi),在此范圍內(nèi)輸出表現(xiàn)典型值呈線性。


  [4]:帶寬定義為靈敏度降低小于3dB的頻率范圍。


  加速度計(jì)應(yīng)用范圍


  慣性測(cè)量:


  慣性測(cè)量系統(tǒng):IMU,AHRS;航空;UAV;


  陸地導(dǎo)航;鉆探定向(石油和天然氣)


  傾斜測(cè)量:


  機(jī)車(chē);運(yùn)輸;穩(wěn)定系統(tǒng)


  工作原理


  閉環(huán)液浮擺式


  它的工作原理是:當(dāng)儀表殼體沿輸入軸作加速運(yùn)動(dòng)時(shí),檢測(cè)質(zhì)量因慣性而繞輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng),傳感元件將這一轉(zhuǎn)角變換為電信號(hào),經(jīng)放大后饋送到力矩器構(gòu)成閉環(huán)。力矩器產(chǎn)生的反饋力矩與檢測(cè)質(zhì)量所受到的慣性力矩相平衡。輸送到力矩器中的電信號(hào)(電流的大小或單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù))就被用來(lái)度量加速度的大小和方向。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)寶石軸承的負(fù)載,減小支承摩擦力矩,提高儀表的精度。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上,使它與支承脫離接觸,進(jìn)一步消除摩擦力矩。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。波紋管用來(lái)補(bǔ)償浮液因溫度而引起的體積變化。為了使浮液的比重、粘度基本保持不變,以保證儀表的性能穩(wěn)定,一般要求有嚴(yán)格的溫控裝置。


  撓性擺式


  采用撓性支承的擺式加速度計(jì)。擺組件用兩根撓性桿與儀表殼體連接。撓性桿繞輸出軸的彎曲剛度很低,而其他方向的剛度很高。它的基本工作原理與液浮擺式加速度計(jì)類(lèi)似。這種系統(tǒng)有一高增益的伺服放大器,使擺組件始終工作在零位附近。這樣撓性桿的彎曲很小,引入的彈性力矩也微小,因此儀表能達(dá)到很高的精度。這類(lèi)加速度計(jì)有充油式和干式兩種。充油式的內(nèi)部充以高粘性液體作為阻尼液體,可改善儀表動(dòng)態(tài)特性和提高抗振動(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。


  振弦式


  由兩根相同的弦絲作為支承的線性加速度計(jì)。兩根弦絲在*磁鐵的氣隙磁場(chǎng)中作等幅正弦振動(dòng)。弦絲的振動(dòng)頻率與弦絲張力的平方根成比例。不存在加速度作用時(shí),兩根弦絲的張力相等,振動(dòng)頻率也相等,頻率差等于零。當(dāng)沿輸入軸有加速度作用時(shí),作用在檢測(cè)質(zhì)量上的慣性力使一根弦絲的張力增大,振動(dòng)頻率升高;而另一根弦絲的張力則減小,振動(dòng)頻率降低。儀表中設(shè)有和頻控制裝置,保持兩根弦絲的振動(dòng)頻率之和不變。這樣兩根弦絲的振動(dòng)頻率之差就與輸入加速度成正比。這一差頻經(jīng)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),脈沖頻率與加速度成正比,而脈沖總數(shù)與速度成正比,因此這種儀表也是一種積分加速度計(jì)。弦絲張力受材料特性和溫度影響較大,因此需要有精密溫控裝置和弦絲張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。


  擺式積分陀螺


  利用自轉(zhuǎn)軸上具有一定擺性的雙自由度陀螺儀來(lái)測(cè)量加速度的儀表。陀螺轉(zhuǎn)子的質(zhì)心偏離內(nèi)環(huán)軸,形成擺性。如果轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng),陀螺組件部分基本上是一個(gè)擺式加速度計(jì)。當(dāng)沿輸入軸(即陀螺外環(huán)軸)有加速度作用時(shí),擺繞輸出軸(即內(nèi)環(huán)軸)轉(zhuǎn)動(dòng),使軸上的角度傳感器輸出信號(hào),經(jīng)放大后饋送到外環(huán)軸力矩電機(jī),迫使陀螺組件繞外環(huán)軸移動(dòng),在內(nèi)環(huán)軸上產(chǎn)生一個(gè)陀螺力矩。它與慣性力矩平衡,使角度傳感器保持在零位附近。陀螺組件繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度正比于輸入加速度,轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小就是輸入加速度的積分,即速度值。通常在外環(huán)軸上安裝一個(gè)脈沖輸出裝置,用以得到加速度計(jì)測(cè)量的加速度和速度信息:脈沖頻率表示加速度;脈沖總數(shù)表示速度。這種加速度計(jì)靠陀螺力矩來(lái)平衡慣性力矩,它能在很大的量程內(nèi)保持較高的測(cè)量精度,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、價(jià)格較貴。

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