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加速度計(jì)分類方法，主要性能指標(biāo)及其意義,吳紓婕,基本概念回顧,加速度計(jì)的幾種分類方法,典型加速度計(jì)介紹,加速度計(jì)性能指標(biāo)及其意義,一.基本概念回顧,加速度計(jì)的力學(xué)模型 彈簧——質(zhì)量系統(tǒng) 殼體 彈簧 質(zhì)量塊,加速度計(jì)——測量加速度。 加速度這個(gè)物理量是難以直接測量的，目前人們是通過測量（檢測）相應(yīng)的力來間接測量加速度。 mg+ma+F=0 g+a+f=0 f=-g-a f稱為比力，加速度計(jì)就是用反饋的約束力來測量地球的引力和物體的運(yùn)動(dòng)加速度，在測量值里除去引力，就得到需要測量的加速度a，所以加速度計(jì)也叫比力計(jì)。,二.加速度計(jì)的分類,按慣性檢測質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式,按其工作原理分類,按對其檢測方式,按其使用的信號傳感器的類別,1 按慣性檢測質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式分類，可分為線加速度計(jì)和擺式加速度計(jì)。,擺式加速度計(jì)的力學(xué)模型,擺式加速度計(jì)的力矩平衡原理,擺式加速度計(jì),? 在擺式加速度計(jì)中，檢測質(zhì)量做成擺錘，如單擺一樣， 它可繞支承軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其基本結(jié)構(gòu)原理如上圖。它的工作 原理如下。 ? 當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體有沿Z軸負(fù)向加速度α?xí)r，檢測質(zhì)量擺感受 α引起的慣性力F=ma，由于擺桿具有長度，故形成慣 性力矩Ma，使擺錘偏離初始位置，并產(chǎn)生角位移；與 此同時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使軸端彈簧變形而產(chǎn)生彈簧力矩 Ms ，Ms和Ma 方向相反，又由于擺桿偏離z軸，重力 mg形成與彈性力矩方向相同力矩分量，擺錘達(dá)到力矩平 衡即穩(wěn)態(tài)。,2 按檢測方式是否需將所測加速度由輸出端再反饋到輸入端來分類，有開環(huán)加速度計(jì)和閉環(huán)加速度計(jì)兩類。,活動(dòng)部件,信號傳感器,放大器,,,,被測加速度,,輸出電量,活動(dòng)部件,信號傳感器,放大器,,,,被測加速度,,力發(fā)生器 （或力矩器）,,,,,開環(huán)加速度計(jì)原理方框圖,閉環(huán)加速度計(jì)原理方框圖,開環(huán)加速度計(jì),開環(huán)加速度計(jì)又稱簡單加速度計(jì)或過載加速度計(jì)，它的測量系統(tǒng)是開環(huán)的。 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，容易維護(hù)，易小型化，成本較低。 缺點(diǎn)：必須精確的予以校準(zhǔn)，抗干擾能力差，精度較低。 應(yīng)用：精度要求不高的情況下多采用開環(huán)加速度計(jì)。,閉環(huán)加速度計(jì),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)的力加速度計(jì)或伺服加速度計(jì)，它的測量系統(tǒng)是閉環(huán)的。 優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，精度高，始終工作在零位附近，可以夸大量程。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。 應(yīng)用：大部分慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)中。,加速度計(jì)的分類,3 按其使用的信號傳感器的類別分類有電容式加速度計(jì)、半導(dǎo)體壓阻式加速度計(jì)、電感式加速度計(jì)、電位器式加速度計(jì)等。 4 按其工作原理分類有振弦式加速度計(jì)、靜電式加速度計(jì)、擺式陀螺加速度計(jì)等等。,三. 典型加速度計(jì)介紹,石英撓性加速度計(jì),陀螺積分加速度計(jì),閉環(huán)液浮擺式加速度計(jì),振弦式加速度計(jì),四. 加速度計(jì)性能指標(biāo),某石英撓性加速度計(jì)性能參數(shù),1. 加速度計(jì)的標(biāo)度因數(shù),標(biāo)度因數(shù)是指輸出信號與輸入信號之比。輸入是加速 度，輸出可能是模擬量，如直流電壓。標(biāo)度因數(shù)單位是多 少毫伏每g，一般希望標(biāo)度因數(shù)要大一點(diǎn)，有利于信號傳 輸時(shí)提高信噪比。 加速度計(jì)也可能輸出的是脈沖數(shù)，輸入的加速度比例 于輸出的脈沖頻率。每一個(gè)脈沖反映了加速度作用下的速 度增量，稱為脈沖當(dāng)量。把輸出的脈沖累加起來就成了速 度，這時(shí)的加速度計(jì)稱為積分式加速度計(jì)。,2. 標(biāo)度因數(shù)的線性度和穩(wěn)定性,標(biāo)度因數(shù)的穩(wěn)定性是要求標(biāo)度因數(shù)固定不變，不要受溫度、磁場等環(huán)境因素引起輸出與輸入比值的變化。 標(biāo)度因數(shù)不穩(wěn)定和非線性都會(huì)引起系統(tǒng)的誤差。高精度的加速度計(jì)的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性和線性度可以做到10-6 ——10-7g。,3. 零偏及零偏的穩(wěn)定性,在沒有加速度輸入時(shí)加速度計(jì)的輸出稱為零位偏值。,4. 死區(qū)或閾值,死區(qū)是指加速度計(jì)沒有信號輸出的范圍。閾值是指加速度計(jì)有確切輸出的最小加速度輸入量。高精度加速度計(jì)的閾值達(dá)10-7g。,5. 測量范圍,6. 分辨率,分辨率是反映加速度計(jì)測量靈敏度的標(biāo)志，根據(jù)加速度計(jì)的標(biāo)度因數(shù)，輸入加速度的變化引起相應(yīng)的輸出變化，當(dāng)輸出變化達(dá)到應(yīng)該變化輸出二分之一時(shí)的最小輸入量，定義為分辨率。 高精度的加速度計(jì)分辨率可達(dá)10-7— 10-8g 。閾值是反映加速度計(jì)在零位附近的特性，分辨率反映加速度計(jì)全量程的靈敏度。,7. 帶寬和頻率響應(yīng),帶寬或頻率響應(yīng)是反映加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)。,謝謝大家,