加速度計分類方法-主要性能指標及其意義.ppt

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加速度計分類方法，主要性能指標及其意義,吳紓婕,基本概念回顧,加速度計的幾種分類方法,典型加速度計介紹,加速度計性能指標及其意義,一.基本概念回顧,加速度計的力學模型 彈簧——質量系統(tǒng) 殼體 彈簧 質量塊,加速度計——測量加速度。 加速度這個物理量是難以直接測量的，目前人們是通過測量（檢測）相應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，加速度計就是用反饋的約束力來測量地球的引力和物體的運動加速度，在測量值里除去引力，就得到需要測量的加速度a，所以加速度計也叫比力計。,二.加速度計的分類,按慣性檢測質量的運動方式,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 按慣性檢測質量的運動方式分類，可分為線加速度計和擺式加速度計。,擺式加速度計的力學模型,擺式加速度計的力矩平衡原理,擺式加速度計,? 在擺式加速度計中，檢測質量做成擺錘，如單擺一樣， 它可繞支承軸轉動，其基本結構原理如上圖。它的工作 原理如下。 ? 當運動物體有沿Z軸負向加速度α時，檢測質量擺感受 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，并產生角位移；與 此同時轉軸的轉動使軸端彈簧變形而產生彈簧力矩 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)加速度計和閉環(huán)加速度計兩類。,活動部件,信號傳感器,放大器,,,,被測加速度,,輸出電量,活動部件,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)加速度計原理方框圖,閉環(huán)加速度計原理方框圖,開環(huán)加速度計,開環(huán)加速度計又稱簡單加速度計或過載加速度計，它的測量系統(tǒng)是開環(huán)的。 優(yōu)點：構造簡單，容易維護，易小型化，成本較低。 缺點：必須精確的予以校準，抗干擾能力差，精度較低。 應用：精度要求不高的情況下多采用開環(huán)加速度計。,閉環(huán)加速度計,閉環(huán)加速度計又稱力平衡式加速度計，力反饋加速度計，帶有補償系統(tǒng)的力加速度計或伺服加速度計，它的測量系統(tǒng)是閉環(huán)的。 優(yōu)點：抗干擾能力強，精度高，始終工作在零位附近，可以夸大量程。 缺點：結構相對復雜。 應用：大部分慣性導航與制導系統(tǒng)中。,加速度計的分類,3 按其使用的信號傳感器的類別分類有電容式加速度計、半導體壓阻式加速度計、電感式加速度計、電位器式加速度計等。 4 按其工作原理分類有振弦式加速度計、靜電式加速度計、擺式陀螺加速度計等等。,三. 典型加速度計介紹,石英撓性加速度計,陀螺積分加速度計,閉環(huán)液浮擺式加速度計,振弦式加速度計,四. 加速度計性能指標,某石英撓性加速度計性能參數,1. 加速度計的標度因數,標度因數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。標度因數單位是多 少毫伏每g，一般希望標度因數要大一點，有利于信號傳 輸時提高信噪比。 加速度計也可能輸出的是脈沖數，輸入的加速度比例 于輸出的脈沖頻率。每一個脈沖反映了加速度作用下的速 度增量，稱為脈沖當量。把輸出的脈沖累加起來就成了速 度，這時的加速度計稱為積分式加速度計。,2. 標度因數的線性度和穩(wěn)定性,標度因數的穩(wěn)定性是要求標度因數固定不變，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。 標度因數不穩(wěn)定和非線性都會引起系統(tǒng)的誤差。高精度的加速度計的標度因數穩(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加速度計的輸出稱為零位偏值。,4. 死區(qū)或閾值,死區(qū)是指加速度計沒有信號輸出的范圍。閾值是指加速度計有確切輸出的最小加速度輸入量。高精度加速度計的閾值達10-7g。,5. 測量范圍,6. 分辨率,分辨率是反映加速度計測量靈敏度的標志，根據加速度計的標度因數，輸入加速度的變化引起相應的輸出變化，當輸出變化達到應該變化輸出二分之一時的最小輸入量，定義為分辨率。 高精度的加速度計分辨率可達10-7— 10-8g 。閾值是反映加速度計在零位附近的特性，分辨率反映加速度計全量程的靈敏度。,7. 帶寬和頻率響應,帶寬或頻率響應是反映加速度計的動態(tài)特性的指標。,謝謝大家,