光学惯性测量与导航系统第二章_关键惯性器件(20120927)

1、光学陀螺的光学陀螺的理论基础理论基础是：是：SagnacSagnac效应效应简单简单的“理想”圆圆形光路M0Lc t 系统静止系统静止 相对惯性空间没有转动的闭合光路相对惯性空间没有转动的闭合光路中相向传播的两束光状态：光波在注入中相向传播的两束光状态：光波在注入点点M M处被分成两束沿闭合光路相向传播处被分成两束沿闭合光路相向传播的光波，由于其走过的光程长度相同，的光波，由于其走过的光程长度相同，当它们返回到注入点时，其相位相同，当它们返回到注入点时，其相位相同，即相位差为即相位差为“0 0”。沿顺时针方向传播的光波经一周回到点时所经历的实际光程必然大于 ，它的值为：光学陀螺的光学陀螺的理论

2、基础理论基础是：是：SagnacSagnac效应效应 MMR2ccwccwccwccwtctRRL2cwcwcwcwtctRRL2系统转动系统转动R2光学陀螺的光学陀螺的理论基础理论基础是：是：SagnacSagnac效应效应ccwcwtttRcRRcRccwcw22光波沿不同方向传播的时间差为：光波沿不同方向传播的时间差为：ccwcwccwcwccccRR)(22光学陀螺的光学陀螺的理论基础理论基础是：是：SagnacSagnac效应效应ccwcwttt22242RAtRcc 4ALc tc 22SLL Dc 时延时延一阶近一阶近似似光程差光程差位相差位相差测量量转换测量量转换在折射率为在折

3、射率为n n的介质中，光的传播速度必须考虑介质中的光速和介的介质中，光的传播速度必须考虑介质中的光速和介质切向速度的相对论修正，同样可以得到与真空中完全相同的结果。质切向速度的相对论修正，同样可以得到与真空中完全相同的结果。光学陀螺的光学陀螺的理论基础理论基础是：是：SagnacSagnac效应效应002cLDs)cos1 (2I)sincos1 (2IEiEEEEEeEEEDDDjD：探测器感受到的光强为设光学陀螺的光学陀螺的理论基础理论基础是：是：SagnacSagnac效应效应)cos(1 (0sKII光的相位差不能直接测量，可以测量的是光功率或频光的相位差不能直接测量，可以测量的是光功

4、率或频率差率差。光学陀螺的理论基础是：光学陀螺的理论基础是：SagnacSagnac效应效应激光陀螺的性能特征激光陀螺的性能特征l结构简单，性能稳定结构简单，性能稳定l动态范围宽动态范围宽l对加速度和振动不敏感对加速度和振动不敏感l具有耐冲击、抗高过载的能力具有耐冲击、抗高过载的能力l启动快启动快l可靠性高，使用寿命长可靠性高，使用寿命长激光陀螺的发展史激光陀螺的发展史一、研究起步阶段一、研究起步阶段l 18971897年英国物理学家洛奇提出了光学陀螺的概念年英国物理学家洛奇提出了光学陀螺的概念l 19131913年年SagnacSagnac论证了光学陀螺的工作原理及基本效应论证了光学陀螺的工

5、作原理及基本效应l 19601960年激光问世年激光问世l 19631963年美国斯佩里公司宣布他们用环形行波激光器感测旋年美国斯佩里公司宣布他们用环形行波激光器感测旋转速率获得成功，研制出第一台激光陀螺实验装置转速率获得成功，研制出第一台激光陀螺实验装置二、重大突破阶段二、重大突破阶段l 1965-19741965-1974年，世界各研究单位埋头解决激光陀螺固有的闭锁效应以年，世界各研究单位埋头解决激光陀螺固有的闭锁效应以及零漂误差等难题，解决了许多关键技术及零漂误差等难题，解决了许多关键技术l 19751975年霍尼韦尔公司取得巨大突破，研制出实用的激光陀螺年霍尼韦尔公司取得巨大突破，研制

6、出实用的激光陀螺三、实用阶段三、实用阶段l 19781978年霍尼韦尔公司的激光陀螺开始小批量生产年霍尼韦尔公司的激光陀螺开始小批量生产l 19821982年霍尼韦尔公司的年霍尼韦尔公司的ARINC704ARINC704激光陀螺惯性基准系统正式投入民航激光陀螺惯性基准系统正式投入民航使用；至使用；至19831983年年9 9月，霍尼韦尔公司为波音公司研制的激光陀螺惯性月，霍尼韦尔公司为波音公司研制的激光陀螺惯性基准装置已有基准装置已有216216套，飞行时间长达套，飞行时间长达5050万小时万小时l 世界上的大中型民航飞机基本都装备了激光陀螺惯性基准系统，用于世界上的大中型民航飞机基本都装备了

7、激光陀螺惯性基准系统，用于导航和稳定导航和稳定四、应用拓展阶段四、应用拓展阶段l 19771977年年1212月美国斯佩里公司研制成月美国斯佩里公司研制成MK16ModIIMK16ModII捷联式激光陀螺稳定装捷联式激光陀螺稳定装置工程样机，为舰载火炮控制系统提供舰船的纵横摇姿态参数。置工程样机，为舰载火炮控制系统提供舰船的纵横摇姿态参数。l 19821982年年1 1月霍尼韦尔公司采用月霍尼韦尔公司采用GG1342GG1342激光陀螺为美国海军研制第一个激光陀螺为美国海军研制第一个专门用于水面舰艇的高精度激光陀螺导航仪。专门用于水面舰艇的高精度激光陀螺导航仪。l 19831983年法国年法国

8、SfenaSfena公司为欧洲的阿利亚娜公司为欧洲的阿利亚娜4 4型火箭研制型火箭研制33cm33cm腔长的环形腔长的环形激光惯性基准装置，于激光惯性基准装置，于19881988年年6 6月月1515日成功用于阿利亚娜日成功用于阿利亚娜4 4型火箭的发型火箭的发射，这是世界上运载器发射中首次采用激光陀螺惯性系统的典范。射，这是世界上运载器发射中首次采用激光陀螺惯性系统的典范。l 19841984年开始，美军中高精度定位定向标准系统中将激光陀螺作为标准年开始，美军中高精度定位定向标准系统中将激光陀螺作为标准化组件。化组件。激光陀螺研制和生产现状激光陀螺研制和生产现状l 目前世界上研制和生产激光陀

9、螺的国家主要有美、英、德、法、日本目前世界上研制和生产激光陀螺的国家主要有美、英、德、法、日本和俄罗斯。美国的霍尼韦尔和利顿公司最具实力，特别是霍尼韦尔公和俄罗斯。美国的霍尼韦尔和利顿公司最具实力，特别是霍尼韦尔公司代表着全世界激光陀螺技术的最高水平，世界上激光陀螺主要来自司代表着全世界激光陀螺技术的最高水平，世界上激光陀螺主要来自霍尼韦尔公司，其次有部分产品来自利顿公司。霍尼韦尔公司，其次有部分产品来自利顿公司。l 由于现行的美国出口法限制转让全部环形激光陀螺技术，所以世界上由于现行的美国出口法限制转让全部环形激光陀螺技术，所以世界上其它国家均需自行研制开发这种惯性仪表。即使是西方发达国家也

10、只其它国家均需自行研制开发这种惯性仪表。即使是西方发达国家也只能向美国购买成套的产品来装备自己的武器系统和民用设施。能向美国购买成套的产品来装备自己的武器系统和民用设施。l 目前激光陀螺的最高水平已经达到零漂值为目前激光陀螺的最高水平已经达到零漂值为0.00050.0005/h/h，输入速率动，输入速率动态范围是态范围是15001500/s/s，寿命达到，寿命达到2020万万h h以上，输入轴对准稳定度达到以上，输入轴对准稳定度达到微弧量级。而国内国防科大、西安微弧量级。而国内国防科大、西安618618所生产激光陀螺，产品最高精所生产激光陀螺，产品最高精度能达到零漂值度能达到零漂值0.0030

11、.003/h/h。)331(14785.20/LA 3/2LASLa面积：边长：)41(1416/LA 4/2LASLa面积：边长：222222)/4(;0LLLLAf激光陀螺的发展方向激光陀螺的发展方向l 今后今后1010年激光陀螺技术本身将主要向更高精度、更高可靠性的年激光陀螺技术本身将主要向更高精度、更高可靠性的高要求方向和体积更小、价格更便宜、结构更牢固的超小型战高要求方向和体积更小、价格更便宜、结构更牢固的超小型战术应用方向发展。术应用方向发展。l 近年利顿公司研制成功的无任何机械运动零件的零锁区激光陀近年利顿公司研制成功的无任何机械运动零件的零锁区激光陀螺，显示了激光陀螺技术的发展

12、潜力。这种激光陀螺以物理光螺，显示了激光陀螺技术的发展潜力。这种激光陀螺以物理光学方法克服了环形激光器固有的频率闭锁效应，以四模振荡和学方法克服了环形激光器固有的频率闭锁效应，以四模振荡和差动方式获得高精度，是新一代惯导级陀螺。差动方式获得高精度，是新一代惯导级陀螺。光纤陀螺谐振腔式光纤陀螺(RFOG)光纤型环型激光陀螺干涉式光纤陀螺(I FOG)消偏型全光纤型集成光学型全光纤型集成光学型前放A/D逻辑DSP输出D/A驱动方波偏置coupler五大光学器件五大光学器件 光源光源 调制器调制器 光纤环光纤环 耦合器耦合器 探测器探测器零偏稳定性与平滑时间关系1s平滑数据10s平滑数据100s平滑

13、数据温度滞环效应 零偏稳定性 0.1/h （1） 零偏稳定性 0.01/h （1） 重 量 900g“十一五十一五”末已成功研制单轴末已成功研制单轴高精度光纤陀螺：高精度光纤陀螺：零偏稳定性零偏稳定性优于优于0.001 /h；标度因数标度因数优于优于10ppm。高精度光纤陀螺样机高精度光纤陀螺样机关键技术的研发与验证工作：关键技术的研发与验证工作：光源强度噪声抑制技术：已完成仿真和第一轮样机试验；光源强度噪声抑制技术：已完成仿真和第一轮样机试验；成环技术：已开展改进绕环机、改进绕环方法的工作；成环技术：已开展改进绕环机、改进绕环方法的工作；波导技术：已完成直接对轴耦合技术。波导技术：已完成直接

14、对轴耦合技术。U30样机指标如下：样机指标如下：零偏稳定性零偏稳定性优于优于0.5 /h；标度因数标度因数优于优于200ppm；振动误差振动误差优于优于1 /h。该样机用于火箭弹项目，该样机用于火箭弹项目，2011年进行打靶试验圆满成功；年进行打靶试验圆满成功；该样机已经完成模块化的设计该样机已经完成模块化的设计工作，易批产。工作，易批产。航姿参考系统航姿参考系统S122S122 l低精度光纤陀螺仪/水平倾角仪l动态环境下载体姿态高精度测量l陀螺磁屏蔽防电磁干扰l耐高量级冲击振动l采用温度补偿技术提高系统性能l用于XX诱饵弹 l高精度三轴一体光纤陀螺仪l高性能石英挠性加速度计l可与GPS、里程

15、计等完成组合导航l动态环境下载体位置、速度、姿态测量l两级磁屏蔽防电磁干扰，耐高量级冲击振动l采用温度补偿技术提高系统性能l服务于航空、战车、战略导弹等多种场合高精度惯导系统高精度惯导系统S10S10Q微光机电（微光机电（MOEMS）陀螺）陀螺波导型集成光学陀螺波导型集成光学陀螺微镜型微镜型MOEMS陀螺陀螺光学效应Q以光学效应为基础；利用微/纳米加工技术以及集成光学、集成光电子技术；将微光学器件及检测、控制电路集成在芯片上，形成一个“微小型光-机-电系统”。环境适应性强环境适应性强（光学原理）+（MEMS/NEMS制造技术）微小型化(a)干涉式光纤陀螺 （b）单片式集成光学陀螺 图 美国DA

16、RPER实验室给出的集成光学陀螺与干涉式光纤陀螺比较示意图低功耗、轻小型Q 美国美国Northrop公司公司1991年提出集成光学陀螺方案并实现原理验证，谐振年提出集成光学陀螺方案并实现原理验证，谐振腔品质因数腔品质因数16,样机分辨率样机分辨率400/s。Q 美国美国Honeywell公司、法国公司、法国CEA-LETI,日本东京大学等致力于环形谐振腔日本东京大学等致力于环形谐振腔的工艺改进与性能提高技术研究。的工艺改进与性能提高技术研究。Q 通过降低波导损耗和利用波导增益提高谐振腔的品质因数；Q 波导中各种误差效应的抑制与消除等。美国Northrop公司（1991） 日本东京大学（2000

17、） 意大利（2005）Q 2000年美国年美国IntelliSense公司在硅基片上研制的抗振动集成光学陀公司在硅基片上研制的抗振动集成光学陀螺工程样机。组装式，集成化程度不高。动态范围螺工程样机。组装式，集成化程度不高。动态范围200/s，检测，检测精度精度0.5/s。美国美国IntelliSense公司公司（2000）Q 2009年美国年美国Darper实验室提出单片式集成光学陀螺方案。实验室提出单片式集成光学陀螺方案。美国DarperDarper实验室实验室（2009）目标：目标：在单片波导上将集成光学陀螺的21个器件集成在一起; 在大幅度降低成本的同时使陀螺体积减小到 0.2 立方英寸

18、（是光纤陀螺的1/50），功耗降至 0.25W（是光纤陀螺的1/10）; 精度可以和实用化的激光陀螺、干涉式光纤陀螺相比拟，达到0.011 /h（远期目标达到导航级精度0.010.001 /h）。 Q “十一五十一五”期间国内多家单位开展此方面研究：期间国内多家单位开展此方面研究：Q 北航、浙大在硅基波导上实现了谐振式光学陀螺原理样机，最好测试精度为0.20.3 /s ；Q 东南大学在有机材料上实现了光学谐振腔；Q 北航提出基于光学微镜和光子晶体微镜的空间微型谐振腔；Q 航天时代电子公司、8358所、长春理工等均投入较大精力开展该工作。国内集成光学陀螺关键器件技术与原理样机研制国内集成光学陀螺

19、关键器件技术与原理样机研制研究处于国际前列，但集成化程度研究处于国际前列，但集成化程度远远落后远远落后。Q 研制出具有我国自主知识产权的低损耗、高清晰度波导谐振腔研制出具有我国自主知识产权的低损耗、高清晰度波导谐振腔Q 在国内首次研制出单端调制的集成光学移频器，并应用集成光在国内首次研制出单端调制的集成光学移频器，并应用集成光学陀螺系统学陀螺系统Q 在国内率先研制出集成光学陀螺原理样机（在国内率先研制出集成光学陀螺原理样机（0.3 0.3 /s /s ）集成光学调制器 光路系统样机实验结果Q 完成了窄线宽半导体激光器性能测试，验证了其应用特性Q 在高功率窄线宽光纤光源和陀螺噪声机理研究等技术方

20、面取得较大进展小型化光源应用结果（a）克尔噪声 （ b）偏振噪声 （c）背反噪声 集成光学陀螺噪声分析 MOEMS陀螺方案示意图微组装的MOEMS陀螺谐振腔微镜镀膜表面粗糙度的AFM测量MOEMS陀螺集成光学陀螺集成光学陀螺方案示意图光子晶体光纤陀螺光子晶体光纤陀螺光子晶体光纤：原子光子领域的重大科学发现：原子光子领域的重大科学发现：原子操控技术的重大突破：原子操控技术的重大突破：量子物理学、光学、：量子物理学、光学、 材料学、微电子学、材料学、微电子学、 真空学等真空学等 冷原子干涉仪冷原子干涉仪 原子干涉陀螺仪原子干涉陀螺仪磁光作用下原子自旋机理磁光作用下原子自旋机理 原子自旋陀螺仪原子自

21、旋陀螺仪Ahm4原子Ac4光子1010) c/(运动光子原子原子光子原子mmhm 22dd( )ddx tx tmckx tma tttmck质量 阻尼系数 弹性刚度 22212nnX smA smscskssnkm2ckm线加速度计的力学模型线加速度计的力学模型 其中：其中：无阻尼自振角频率为无阻尼自振角频率为 阻尼比为阻尼比为当处于常加速度输入下的稳态时，其敏感质量相对壳体位当处于常加速度输入下的稳态时，其敏感质量相对壳体位移趋于如下稳态值：移趋于如下稳态值：2nmaaxk由此可见：敏感质量越大，弹性刚度越小，即系统无阻尼自由此可见：敏感质量越大，弹性刚度越小，即系统无阻尼自振角频率越低，

22、则加速度计灵敏度越高振角频率越低，则加速度计灵敏度越高 线加速度计的力学模型线加速度计的力学模型 22ddddattJcktK a tttJck转动惯量转动惯量 阻尼系数阻尼系数 扭转弹性刚度扭转弹性刚度 由于摆性作用，敏感质量通过输入加速度形成由于摆性作用，敏感质量通过输入加速度形成惯性力矩作用于系统，按照合力矩使转动对象惯性力矩作用于系统，按照合力矩使转动对象产生角加速度的转动体牛顿第二定律，有如下产生角加速度的转动体牛顿第二定律，有如下关系式关系式aK输入加速度的扭转系数，与摆性有关输入加速度的扭转系数，与摆性有关 2222aannKsKJA sJscsksnkJ2ckJ 只要能把敏感质

23、量在敏感轴方向相对壳体大的角位移测出来，只要能把敏感质量在敏感轴方向相对壳体大的角位移测出来，就可以得到加速度就可以得到加速度a.a.力矩系数力矩系数( (即摆性即摆性) )越大，弹性刚度越小，系统无阻尼越大，弹性刚度越小，系统无阻尼自振角频率越低，则加速度计灵敏度越高自振角频率越低，则加速度计灵敏度越高 当常加速度输入时，稳态摆角为当常加速度输入时，稳态摆角为: :akKaJKana2结构简单，容易维护，容易小型化，成本较低结构简单，容易维护，容易小型化，成本较低 惯性导航系统中使用的大部分都是闭环加速度计惯性导航系统中使用的大部分都是闭环加速度计 l 变阻式变阻式( (也称电位计式也称电位

24、计式) )加速度计加速度计l 电容式加速度计电容式加速度计 l 电解液式加速度计电解液式加速度计 l 压电式加速度计压电式加速度计 l 半导体式加速度计半导体式加速度计 l 电感或差动变压器式加速度计电感或差动变压器式加速度计l 电阻应变丝式加速度计电阻应变丝式加速度计 l 振梁加速度计振梁加速度计 l 光学加速度计光学加速度计 l 隧道加速度计隧道加速度计 l 气体加速度计气体加速度计 液浮摆式加速度计是比较成熟、应用较广的一液浮摆式加速度计是比较成熟、应用较广的一种加速度计。液浮摆式加速度计是一种闭环的、摆种加速度计。液浮摆式加速度计是一种闭环的、摆组件被液体悬浮的宝石支承摆式加速度计。检

25、测质组件被液体悬浮的宝石支承摆式加速度计。检测质量被液浮悬浮在壳体里，并用宝石轴承支承定位。量被液浮悬浮在壳体里，并用宝石轴承支承定位。根据摆组件被悬浮的程度可分为全浮式和半浮式。根据摆组件被悬浮的程度可分为全浮式和半浮式。由于浮子处于悬浮状态，减少了支承的正压力，支承轴可以做得很细，减小了库仑摩擦力，改善了阈值。液浮摆式加速度计原理图液浮摆式加速度计原理图 当敏感加速度时，在惯性力的作用下，浮子围当敏感加速度时，在惯性力的作用下，浮子围绕支点转动，信号传感器线圈偏离其中心未知，产绕支点转动，信号传感器线圈偏离其中心未知，产生与偏转角成比例的信号电压。经过伺服放大器放生与偏转角成比例的信号电压

26、。经过伺服放大器放大并加到力矩器线圈上，产生相应的电磁力矩，使大并加到力矩器线圈上，产生相应的电磁力矩，使浮子再回到原来的平衡位置。力矩器电流的大小反浮子再回到原来的平衡位置。力矩器电流的大小反映了所敏感加速度的大小，通过采样电阻转换成输映了所敏感加速度的大小，通过采样电阻转换成输出电压。出电压。l石英挠性加速度计是具有国际先进水平的新型高级传感器。它精度高、长期稳定性好、体积小巧。是对加速度、速度、距离、摇摆、振动、倾斜等物理量敏感、测量、控制方面的换代产品。l石英挠性加速度计由传感表头组件和伺服电路组件两部分组成。l美国Honeywell公司的Q-FLEX系列中的QA3000QA3000是

27、目前级别最高的产品。具有质量稳定、可靠、长期性能好的特点。石英挠性加速度计表头结构石英挠性加速度计表头结构 表头组件的各组成部分如图所示，包括检测质量组件、上力矩器组件和下力矩器组件三部分。检测质量组件由镀膜石英挠性片和粘贴在它上面的两个力矩器线圈组成。力矩器线圈和石英挠性片中间的叶片部分构成摆质量。磁钢、导磁帽和上下力矩器线圈组成封闭的磁路。石英挠性加速度计的伺服电路石英挠性加速度计的伺服电路 石英挠性加速度计伺服电路组件包括差动电容检测器、积分器、跨导补偿放大器等部分组成.a 当输入加速度当输入加速度a a时，摆质量因惯性而偏离平衡位置，差动电容时，摆质量因惯性而偏离平衡位置，差动电容传感

28、器检测这一变化并产生差动电容变化传感器检测这一变化并产生差动电容变化 。伺服电路中的。伺服电路中的差动电容检测器检测出这一变化，其输出电流为差动电容检测器检测出这一变化，其输出电流为 ，此电流经电，此电流经电流积分器变成输出电压流积分器变成输出电压 ，然后由跨导，然后由跨导/ /补偿放大器把补偿放大器把 变换变换成输出电流成输出电流 。该电流的大小与输入加速度。该电流的大小与输入加速度a a成正比，极性取成正比，极性取决于输入加速度的方向。输出电流决于输入加速度的方向。输出电流 （即所谓再平衡电流）加（即所谓再平衡电流）加在表头的力矩器上，使之产生反馈力矩在表头的力矩器上，使之产生反馈力矩 ，

29、与惯性力矩，与惯性力矩 相平衡，直至再次恢复到平衡位置。相平衡，直至再次恢复到平衡位置。CIUUoutIoutIbMM优点： 采用整体石英材料制成挠性支承，无迟滞、无摩擦、采用整体石英材料制成挠性支承，无迟滞、无摩擦、 无弹性后效、无老化变质、不受温度影响无弹性后效、无老化变质、不受温度影响采用差动电容式传感器，体积小，灵敏度高采用差动电容式传感器，体积小，灵敏度高 阈值小，分辨率高（阈值小，分辨率高（1g1g）量程大（量程大（15g-15g-35g35g）偏值和标度因数稳定性（小于偏值和标度因数稳定性（小于5x10-65x10-6） 线性度高（线性度高（20g/g20g/g） 迟滞小（小于迟

30、滞小（小于0.001%0.001%）重复性和长期稳定性好（小于重复性和长期稳定性好（小于0.003%0.003%） 测量加速度超过测量加速度超过300 m/s300 m/s时，其非线性误差明显增大时，其非线性误差明显增大不能承受太大的冲击振动不能承受太大的冲击振动 制造的工艺性误差制造的工艺性误差( (局部变形和应力局部变形和应力) )会导致暂时性零位不稳会导致暂时性零位不稳定定 敏感质量的小尺寸导致对控制电路的要求更高敏感质量的小尺寸导致对控制电路的要求更高 缺点：缺点： HoneywellHoneywell公司的公司的QA3000QA3000石英挠性加速度计石英挠性加速度计 Honeywe

31、llHoneywell公司的公司的QA3000QA3000石英挠性加速度计石英挠性加速度计 现在性能最好的加速度计是摆式积分陀螺加速现在性能最好的加速度计是摆式积分陀螺加速度计，用于战略导弹制导。摆式积分陀螺加速度度计，用于战略导弹制导。摆式积分陀螺加速度计是一种非常稳定的线性器件，在宽的动态范围计是一种非常稳定的线性器件，在宽的动态范围内有很高的分辨率，并且是迄今为止唯一能够满内有很高的分辨率，并且是迄今为止唯一能够满足战略导弹推进轴要求的加速度计。足战略导弹推进轴要求的加速度计。byabyxmLaMHmLabyy.y)(00VVHmLdaHmLtbyymLHVVy0设陀螺的角动量为设陀螺的

32、角动量为H H，沿铅垂方向有角速度，沿铅垂方向有角速度则沿则沿x x轴作用有摆性力矩轴作用有摆性力矩从而使陀螺绕从而使陀螺绕y y轴进动，进动角速度为：轴进动，进动角速度为： 在外环轴上的信号器可拾取在外环轴上的信号器可拾取 为避免陀螺特性的为避免陀螺特性的退化，丧失测量功能，退化，丧失测量功能，由内环轴偏角信号器由内环轴偏角信号器放大、反馈，组成力放大、反馈，组成力矩平衡系统矩平衡系统. .优点：优点： 标度因数的长期稳定性好标度因数的长期稳定性好 以很高的精度给出数字式测量结果以很高的精度给出数字式测量结果 较高的抗辐射性能较高的抗辐射性能 缺点：缺点： 生产复杂、体积大生产复杂、体积大 价格昂贵、准备时间长价格昂贵、准备时间长 只局限于控制大型对象只局限于控制大型对象 振弦加速度计原理图振弦加速度计原理图原理：原理：检测质量由两根柔性弦固定。检测质量由两根柔性弦固定。加速度计能敏感出沿弦轴方加速度计能敏感出沿弦轴方向的加速度。当敏感加速度向的加速度。当敏感加速度时，柔性弦产生张力，使两时，柔性弦产生张力，使两根支撑弦的故有频率发生变根支撑弦的故有频率发生变化。两根柔性弦的频差与加化。两根柔性弦的频差与加速度成比例。速度成比例。 石英振梁加速度计是利用压电石英振梁的力石英振梁加速度计是利用压电石英振梁的力- -频特性进行加速度的