1、關(guān)于加速度計(jì)原理第一張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月加速度計(jì)的一般結(jié)構(gòu) 加速度計(jì)由檢測(cè)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(cè)質(zhì)量受支承的約束只能沿一條軸線移動(dòng)，這個(gè)軸常稱為輸入軸或敏感軸。當(dāng)儀表殼體隨著運(yùn)載體沿敏感軸方向作加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓定律，具有一定慣性的檢測(cè)質(zhì)量力圖保持其原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。第二張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 它與殼體之間將產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使彈簧變形，于是檢測(cè)質(zhì)量在彈簧力的作用下隨之加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈簧力與檢測(cè)質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力相平衡時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量與殼體之間便不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這

2、時(shí)彈簧的變形反映被測(cè)加速度的大小。電位器作為位移傳感元件把加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以供輸出。加速度計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)一自由度的振蕩系統(tǒng)，須采用阻尼器來改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 第四張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月常用加速度計(jì)重錘式加速度計(jì)液浮擺式加速度計(jì)撓性加速度計(jì)微機(jī)械加速度計(jì)第五張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月重錘式加速度計(jì)原理第六張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)基座以加速度 a運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性質(zhì)量塊 m相對(duì)于基座后移，質(zhì)量塊的慣性力拉伸前彈簧，壓縮后彈簧，直到彈簧的回復(fù)力Ft= Ks等于慣性力時(shí)，質(zhì)量塊相對(duì)于基座的位移量才不再增大。忽略摩擦阻力不計(jì)，質(zhì)量塊和基座

3、有相同的加速度，即 a =a。根據(jù)牛頓定律 Ft= ma 因此a = a = Ft/m = Ks/m 即 a = ks 式中 k=K/m。 所以，測(cè)出質(zhì)量塊的位移量 s，便知道基座的加速度。第七張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 重錘式加速度計(jì)由慣性體（重錘）、彈簧片、阻尼器、電位器和說定裝置組成。慣性體懸掛在彈簧片上，彈簧片與殼體固連，鎖定裝置是一個(gè)電磁機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)彈發(fā)射前，用銜鐵端部的凹槽將重錘固定在一定位置上。導(dǎo)彈發(fā)射后，鎖定裝置解鎖，使重錘能夠活動(dòng)，阻尼器的作用是給重錘的運(yùn)動(dòng)引入阻力，消除重錘運(yùn)動(dòng)過程中的振蕩。敏感軸與彈體的某一個(gè)軸平

4、行，來測(cè)量導(dǎo)彈飛行時(shí)沿該軸產(chǎn)生的加速度。第九張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月液浮式加速度計(jì)原理第十張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 液浮式加速度計(jì)原理結(jié)構(gòu)類似于液浮式陀螺儀。殼體內(nèi)充有浮液，將浮筒懸浮。浮筒內(nèi)相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸有一個(gè)失衡檢驗(yàn)慣性（質(zhì)量塊 m），偏離旋轉(zhuǎn)軸的距離為 L，敏感方向?yàn)閳D中的 z方向。 當(dāng)沿加速度計(jì)的輸入軸（敏感方向）有加速度時(shí)，由于慣性的作用，慣性體繞旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生慣性力矩 Ma= Lma 慣性體在慣性力矩作用下，將繞旋轉(zhuǎn)軸（輸出軸）轉(zhuǎn)動(dòng)，慣性體繞輸出軸相對(duì)殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度由傳感器敏感第十一張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月傳感器輸出與轉(zhuǎn)動(dòng)角度成比例的電

5、壓信號(hào) 即U = ku ku為傳感器的傳遞系數(shù) 傳感器電壓輸入放大器，放大器輸出與輸出電壓成比例的電流信號(hào) 即I = kiU ki為放大器的放大系數(shù)放大器輸出的電流信號(hào)輸入給力矩器，產(chǎn)生與電流成比例的力矩 Mk= kmI = kmkiU = kmkiku km為力矩器的放大系數(shù) 這一力矩繞輸出軸作用在慣性體上，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，它與輸入加速度后慣性體產(chǎn)生的力矩相平衡，即第十二張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 Mk= Ma kmI = Lma 則 I = Lma/km 此時(shí)力矩器的輸入電流與輸入加速度成比例，通過采樣電阻可獲得與輸入加速度成比例的信號(hào)。 由傳感器、放大器和力矩器所組成的閉合回路

6、，通常稱為力矩再平衡回路。所產(chǎn)生的力矩通常稱為再平衡力矩，其表達(dá)式為 Mk= kmI = kmkiU = kmkiku 式中三個(gè)系數(shù)的乘積 kmkiku 即為再平衡回路的增益。第十三張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月擺組件放在一個(gè)浮子內(nèi)，浮液產(chǎn)生的浮力能卸除浮子擺組件對(duì)軸承的負(fù)載，減小支撐磨擦力矩，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，使它與支撐脫離接觸，進(jìn)一步消除磨擦力矩。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。第十四張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月?lián)闲詳[式加

7、速度計(jì)第十五張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 撓性擺式加速度計(jì)與液浮加速度計(jì)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。如上圖，擺組件的一端通過撓性支承固定在加速度計(jì)的殼體上，另一端可相對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器線圈和力矩器線圈固定在殼體上。 撓性擺式加速度計(jì)的工作原理與液浮擺式加速度計(jì)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。第十六張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 但為了抑制交叉耦合誤差，力矩再平衡回路必須是高增益的，所以，撓性加速度計(jì)裝配有一個(gè)高增益伺服放大器，使擺組件始終工作在極小的偏角范

8、圍內(nèi)（在零位附近），撓性桿變形小，引入的彈性力矩也微小，因此儀表能達(dá)到很高的精度。 這類加速度計(jì)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(dòng)態(tài)特性和提高抗震動(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。 第十七張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月微機(jī)械加速度計(jì)又稱硅加速度計(jì)，它感測(cè)加速度的原理與一般的加速度計(jì)相同。微機(jī)械加速度計(jì)分為壓阻式、電容式、靜電力平衡式和石英振梁式。硅制檢測(cè)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(shí)，檢測(cè)質(zhì)量受慣性力F作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，

9、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(gè)正比于輸入加速度的輸出信號(hào)。第十八張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電容式微加速度計(jì)就是在上圖所示的檢測(cè)質(zhì)量下面設(shè)置一讀取電極。當(dāng)加速度輸入使檢測(cè)質(zhì)量偏轉(zhuǎn)時(shí)，由讀取電極與檢測(cè)質(zhì)量所構(gòu)成電容器的電容量發(fā)生變化，從而提供一個(gè)正比于輸入加速度的輸出信號(hào)。第二十張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月由于加速度測(cè)量的精度直接影響慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)加速度計(jì)的要求靈敏限?。红`敏限以下的值不能被測(cè)量到，因此其本身就是誤差，而且形成的速度誤差和位置誤差會(huì)隨時(shí)間積累。用于慣性導(dǎo)航的加速度計(jì)靈敏限必須要求達(dá)到10-5g，有的達(dá)到10-7g或10-8g磨擦干擾小：為敏感到極小的加速度并繞輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，必須保證轉(zhuǎn)軸中的磨擦力矩很小第二十一張，PPT共二十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月量程大：不同使用場(chǎng)合的加速度計(jì)在性能上差異很大，高精度的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)要求加速度計(jì)的分辨率 高達(dá)10-9g，但量程不大；測(cè)量飛