加速度计分类方法,主要性能指标及其意义分析

闭环加速度计
• 闭环加速度计又称力平衡式加速度计，力 反馈加速度计，带有补偿系统的力加速度 计或伺服加速度计，它的测量系统是闭环 的。 • 优点：抗干扰能力强，精度高，始终工作 在零位附近，可以夸大量程。 • 缺点：结构相对复杂。 • 应用：大部分惯性导航与制导系统中。
加速度计的分类
• 3 按其使用的信号传感器的类别分类有电容式加 速度计、半导体压阻式加速度计、电感式加速度 计、电位器式加速度计等。 • 4 按其工作原理分类有振弦式加速度计、静电式 加速度计、摆式陀螺加速度计等等。
7. 带宽和频率响应
•带宽或频率响应是反映加速度计的动态特性的指标。
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• 2 按检测方式是否需将所测加速度由输出端再反 馈到输入端来分类，有开环加速度计和闭环加 速度计两类。
被测加 速度
活动部件
信号传感器
开环加速度计原理方框图
放大器
输出 电量
被测加 速度
活动部件
信号传感器
放大器
力发生器 （或力矩器）
闭环加速度计原理方框图
开环加速度计
• 开环加速度计又称简单加速度计或过载加 速度计，它的测量系统是开环的。 • 优点：构造简单，容易维护，易小型化， 成本较低。 • 缺点：必须精确的予以校准，抗干扰能力 差，精度较低。 • 应用：精度要求不高的情况下多采用开环 加速度计。
加速度计分类方法，主要性 能指标及其意义
吴纾婕
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基本概念回顾 加速度计的几种分类方法 典型加速度计介绍 加速度计性能指标及其意义
一.基本概念回顾
加速度计的力学模型
弹簧——质量系统 •壳体 •弹簧 •质量块
• 加速度计——测量加速度。 • 加速度这个物理量是难以直接测量的，目 前人们是通过测量（检测）相应的力来间 接测量加速度。 • mg+ma+F=0 • g+a+f=0 • f=-g-a • f称为比力，加速度计就是用反馈的约束力 来测量地球的引力和物体的运动加速度， 在测量值里除去引力，就得到需要测量的 加速度a，所以加速度计也叫比力计。
2. 标度因数的线性度和稳定性
• 标度因数的稳定性是要求标度因数固定不变，不 要受温度、磁场等环境因素引起输出与输入比值 的变化。 • 标度因数不稳定和非线性都会引起系统的误差。 高精度的加速度计的标度因数稳定性和线性度可 以做到10-6 ——10-7g。
3. 零偏及零偏的稳定性
在没有加速度输入时加速度计的输出称为零位 偏值。
三. 典型加速度计介绍
石英挠性加速度计
陀螺积分加速度计
闭环液浮摆式加速度计
振弦式加速度计
四. 加速度计性能指标
某石英挠性加速度计性能参数
1. 加速度计的标度因数
• 标度因数是指输出信号与输入信号之比。输入是加速 度，输出可能是模拟量，如直流电压。标度因数单位是多 少毫伏每g，一般希望标度因数要大一点，有利于信号传 输时提高信噪比。 • 加速度计也可能输出的是脉冲数，输入的加速度比例 于输出的脉冲频率。每一个脉冲反映了加速度作用下的速 度增量，称为脉冲当量。把输出的脉冲累加起来就成了速 度，这时的加速度计称为积分式加速度计。
4. 死区或阈值
•死区是指加速度计没有信号输出的范围。阈 值是指加速度计有确切输出的最小加速度输入 量。高精度加速度计的阈值达10-7g。
5. 测量范围
6. 分辨率
• 分辨率是反映加速度计测量灵敏度的标志，根据加速度 计的标度因数，输入加速度的变化引起相应的输出变化， 当输出变化达到应该变化输出二分之一时的最小输入量， 定义为分辨率。 • 高精度的加速度计分辨率可达10-7— 10-8g 。阈值是反 映加速度计在零位附近的特性，分辨率反映加速度计全 量程的灵敏度。
二.加速度计的分类
按惯性检测质量的运动方式
按其工作原理分类
按对其检测方式
按其使用的信号传感器的类别
• 1 按惯性检测质量的运动方式分类，可分为线加 速度计和摆式加速度计。
摆式加速度计的力学模型
摆式加速度计的力 矩平衡原理
摆式加速度计
在摆式加速度计中，检测质量做成摆锤，如单摆一样， 它可绕支承轴转动，其基本结构原理如上图。它的工作 原理如下。 当运动物体有沿Z轴负向加速度α时，检测质量摆感受 α引起的惯性力F=ma，由于摆杆具有长度，故形成惯 性力矩Ma，使摆锤偏离初始位置，并产生角位移；与 此同时转轴的转动使轴端弹簧变形而产生弹簧力矩 Ms ，Ms和Ma 方向相反，又由于摆杆偏离z轴，重力 mg形成与弹性力矩方向相同力矩分量，摆锤达到力矩平 衡即稳态。