常用加速度计的基本原理及工作特点

关于常用加速度计的基本原理及工作特点第1页，共25页，2023年，2月20日，星期三加速度计概述1基本原理及工作特点23应用第2页，共25页，2023年，2月20日，星期三加速度计概述概念介绍：

加速度计是测量运载体线加速度的仪表。在飞行控制系统中，加速度计是重要的动态特性校正元件。在惯性导航系统中，高精度的加速度计是最基本的敏感元件之一。在各类飞行器的飞行试验中，加速度计是研究飞行器颤振和疲劳寿命的重要工具。第3页，共25页，2023年，2月20日，星期三

加速度计的一般结构：

加速度计由检测质量（也称敏感质量）、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动，这个轴常称为输入轴或敏感轴。第4页，共25页，2023年，2月20日，星期三

加速度计的力学模型加速度惯性力质量块中心位移第5页，共25页，2023年，2月20日，星期三

常用加速度计

1、重锤式加速度计

2、液浮摆式加速度计

3、挠性摆式加速度计

4、振弦式加速度计

5、微机械加速度计

6、摆式积分陀螺加速度计

第6页，共25页，2023年，2月20日，星期三常用加速度计的工作原理

及工作特点

（—）、重锤式加速度计

基座加速度a弹簧的回复力Ft=KΔs质量块加速度a′,a=a′。根据牛顿定律

Ft=ma′

因此a=a′=Ft/m=KΔs/m

即a=k′Δs式中k′=K/m。第7页，共25页，2023年，2月20日，星期三重锤式加速度计结构示意图

第8页，共25页，2023年，2月20日，星期三

导弹发射后，锁定装置解锁，使重锤能够活动，阻尼器的作用是给重锤的运动引入阻力，消除重锤运动过程中的振荡。敏感轴与弹体的某一个轴平行，来测量导弹飞行时沿该轴产生的加速度。

工作特点：第9页，共25页，2023年，2月20日，星期三（二）、液浮式加速度计

第10页，共25页，2023年，2月20日，星期三

惯性体绕旋转轴产生惯性力矩

Ma=Lma转动角度θ,传感器输出电压信号UU=kuθ放大器输出电流信号II=kiU力矩器产生的力矩Mk

Mk=kmI=kmkiU=kmkikuθMk=MakmI=Lma则I=Lma/kmMk=kmI=kmkiU=kmkikuθ第11页，共25页，2023年，2月20日，星期三工作特点：

（1）摆组件放在一个浮子内，浮液产生的浮力能卸除浮子摆组件对轴承的负载，减小支撑磨擦力矩，提高仪表的精度。（2）浮液不能起定轴作用，因此在高精度摆式加速度计中，同时还采用磁悬浮方法把已经卸荷的浮子摆组件悬浮在中心位置，使它与支撑脱离接触，进一步消除磨擦力矩。（3）浮液的粘性对摆组件有阻尼作用，能减小动态误差，提高抗振动和抗冲击的能力。

第12页，共25页，2023年，2月20日，星期三（三）、挠性摆式加速度计

第13页，共25页，2023年，2月20日，星期三

挠性摆式加速度计的工作原理与液浮摆式加速度计相类似，同样是由力矩再平衡回路所产生的力矩来平衡加速度所引起的惯性力矩。挠性摆式加速度计与液浮加速度计的主要区别在于它的摆组件不是悬浮在液体中，而是弹性地连接在挠性支承上，挠性支承消除了轴承的摩擦力矩。第14页，共25页，2023年，2月20日，星期三工作特点：

这类加速度计有充油式和干式两种。充油式的内部以高粘性液体作为阻尼液体，可以改善仪表动态特性和提高抗震动、抗冲击能力。干式加速度计采用电磁阻尼或空气膜阻尼，便于小型化、降低成本和缩短启动时间，但精度比充油式低。

第15页，共25页，2023年，2月20日，星期三（四）、振弦式加速度计

第16页，共25页，2023年，2月20日，星期三工作特点：

由于弦丝张力受材料特性和温度影响，因此，这种加速度计需要有恒温控制装置和弦丝张力调节机构。

第17页，共25页，2023年，2月20日，星期三（五）、微机械加速度计

微机械加速度计又称硅加速度计，它感测加速度的原理与一般的加速度计相同。微机械加速度计分为压阻式、电容式、静电力平衡式和石英振梁式。

电容式微加速度计第18页，共25页，2023年，2月20日，星期三

硅制检测质量由单挠性臂或双挠性臂支撑，在挠性臂处采用离子注入法形成压敏电阻。当有加速度a输入时，检测质量受惯性力F作用产生偏转，并在挠性臂上产生应力，使压敏电阻的电阻值发生变化，从而提供一个正比于输入加速度的输出信号。

第19页，共25页，2023年，2月20日，星期三（六）、摆式陀螺加速度计

利用在某些陀螺仪的自转轴上加偏心质量起到摆的作用，就可以用陀螺仪来测量运载体的线加速度。由于这种加速度计能承受（测量）大的加速度，一般具有大的加速度的运载体都使用这种摆式陀螺加速度计。远程战略导弹的惯性系统中就常采用这类加速度计。第20页，共25页，2023年，2月20日，星期三

加速度计应用智能产品微信的“摇一摇”功能。我们手机里面集成的加速度传感器，它能够分别测量X、Y、Z三个方面的加速度值，X方向值的大小代表手机水平移动，Y方向值的大小代表手机垂直移动，Z方向值的大小代表手机的空间垂直方向，天空的方向为正，地球的方向为负，然后把相关的加速度值传输给操作系统，通过判断其大小变化，就能知道同时玩微信的朋友。第21页，共25页，2023年，2月20日，星期三

加速度计应用汽车安全加速度传感器可以用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。在安全应用中，加速度计的快速反应非常重要。安全气囊应在什么时候弹出要迅速确定，所以加速度计必须在瞬间做出反应。通过采用可迅速达到稳定状态而不是振动不止的传感器设计可以缩短器件的反应时间。其中，压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快。第22页，共25页，2023年，2月20日，星期三

加速度计应用计步器功能加速度传感器可以检测交流信号以及物体的振动，人在走动的时候会产生一定规律性的振动，而加速度传感器可以检测振动的过零点，从而计算出人所走的步或跑步所走的步数，从而计算出人所移动的位移。并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗。第23页，共25页，2023年，2月20日，星期三

加速度计应用

计步器功能加速