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中級(jí)會(huì)員 | 第16年

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加速度計(jì)的作原理和優(yōu)點(diǎn)

時(shí)間:2019/3/12閱讀:2935
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加速度計(jì),是測(cè)量運(yùn)載體線加速度的儀表。

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。

其中,在測(cè)量飛機(jī)過(guò)載的加速度計(jì)是獲得應(yīng)用的飛機(jī)儀表之。

作原理

閉環(huán)液浮擺式

它的作原理是:當(dāng)儀表殼體沿輸入軸作加速運(yùn)動(dòng)時(shí),檢測(cè)質(zhì)量因慣性而繞輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng),傳感元件將這轉(zhuǎn)角變換為電信號(hào),經(jīng)放大后饋送到力矩器構(gòu)成閉環(huán)。力矩器產(chǎn)生的反饋力矩與檢測(cè)質(zhì)量所受到的慣性力矩相平衡。輸送到力矩器中的電信號(hào)(電的大小或單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù))就被用來(lái)度量加速度的大小和方向。擺組件放在個(gè)浮子內(nèi),浮液產(chǎn)生的浮力能卸除浮子擺組件對(duì)寶石軸承的負(fù)載,減小支承摩擦力矩,提儀表的度。浮液不能起定軸作用,因此在度擺式加速度計(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上,使它與支承脫離接觸,步消除摩擦力矩。浮液的粘性對(duì)擺組件有阻尼作用,能減小動(dòng)態(tài)誤差,提抗振動(dòng)和抗沖擊的能力。波紋管用來(lái)補(bǔ)償浮液因溫度而引起的體積變化。為了使浮液的比重、粘度基本保持不變,以保證儀表的性能穩(wěn)定,般要求有嚴(yán)格的溫控裝置。

撓性擺式

采用撓性支承的擺式加速度計(jì)。擺組件用兩根撓性桿與儀表殼體連接。撓性桿繞輸出軸的彎曲剛度很低,而其他方向的剛度很。它的基本作原理與液浮擺式加速度計(jì)類似。這種系統(tǒng)有增益的伺服放大器,使擺組件始終作在零位附近。這樣撓性桿的彎曲很小,引入的彈性力矩也微小,因此儀表能達(dá)到很的度。這類加速度計(jì)有充油式和干式兩種。充油式的內(nèi)充以粘性液體作為阻尼液體,可改善儀表動(dòng)態(tài)性和提抗振動(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,但度比充油式低。

振弦式

由兩根相同的弦絲作為支承的線性加速度計(jì)。兩根弦絲在磁鐵的氣隙磁場(chǎng)中作等幅正弦振動(dòng)。弦絲的振動(dòng)頻率與弦絲張力的平方根成比例。不存在加速度作用時(shí),兩根弦絲的張力相等,振動(dòng)頻率也相等,頻率差等于零。當(dāng)沿輸入軸有加速度作用時(shí),作用在檢測(cè)質(zhì)量上的慣性力使根弦絲的張力增大,振動(dòng)頻率升;而另根弦絲的張力則減小,振動(dòng)頻率降低。儀表中設(shè)有和頻控制裝置,保持兩根弦絲的振動(dòng)頻率之和不變。這樣兩根弦絲的振動(dòng)頻率之差就與輸入加速度成正比。這差頻經(jīng)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),脈沖頻率與加速度成正比,而脈沖總數(shù)與速度成正比,因此這種儀表也是種積分加速度計(jì)。弦絲張力受材料性和溫度影響較大,因此需要有溫控裝置和弦絲張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

擺式積分陀螺

利用自轉(zhuǎn)軸上具有定擺性的雙自由度陀螺儀來(lái)測(cè)量加速度的儀表。陀螺轉(zhuǎn)子的質(zhì)心偏離內(nèi)環(huán)軸,形成擺性。如果轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng),陀螺組件分基本上是個(gè)擺式加速度計(jì)。當(dāng)沿輸入軸(即陀螺外環(huán)軸)有加速度作用時(shí),擺繞輸出軸(即內(nèi)環(huán)軸)轉(zhuǎn)動(dòng),使軸上的角度傳感器輸出信號(hào),經(jīng)放大后饋送到外環(huán)軸力矩電機(jī),迫使陀螺組件繞外環(huán)軸移動(dòng),在內(nèi)環(huán)軸上產(chǎn)生個(gè)陀螺力矩。它與慣性力矩平衡,使角度傳感器保持在零位附近。陀螺組件繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度正比于輸入加速度,轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小就是輸入加速度的積分,即速度值。通常在外環(huán)軸上安裝個(gè)脈沖輸出裝置,用以得到加速度計(jì)測(cè)量的加速度和速度信息:脈沖頻率表示加速度;脈沖總數(shù)表示速度。這種加速度計(jì)靠陀螺力矩來(lái)平衡慣性力矩,它能在很大的量程內(nèi)保持較的測(cè)量度,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、價(jià)格較貴。

優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)

優(yōu)異的偏差穩(wěn)定性

環(huán)境性能好(沖擊,振動(dòng)和溫度)

低成本

低電壓模擬輸出

過(guò)電保護(hù)

LCC48

集成溫度傳感器

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