基本介紹
- 中文名：石英諧振加速度計
- 外文名：Quartz resonant accelerometer
- 用途：測量加速度
- 屬性：測量原件
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石英諧振加速度計簡介,石英諧振加速度計的工作原理,石英諧振加速度計的性能及特點,
石英諧振加速度計簡介
石英諧振加速度計沒有模數轉換帶來的速度增量誤差，並能與高速數字導航系統兼容，精度高、成本低、體積小、發展潛力大，因此在中高精度領域諸如重力測量學、巡航飛彈、自主水下導航、石油鑽井等領域中有著廣泛的套用前景。
石英振梁加速度計是一種典型的微機械慣性器件，其結構包括石英諧振器、撓性支承、敏感質量、測頻電路等。加速度計的敏感質量塊由精密的撓性支承約束，使其只具有單自由度。用擠壓膜阻尼間隙作為超量程時對質量塊的進一步約束，還用作機械衝擊限位，以保護晶體免受過壓而損壞，該開環結構是一種典型的二階機械系統。
石英諧振加速度計的工作原理
石英振梁加速度計中的諧振器採用雙端固定音又結構.此結構的優點是：2個音又臂在其合併處所產生的應力和力矩相互抵消，從而使整個諧振器在振動時具有自隔振的特性，對周圍的結構無明顯的反作用力，諧振器的能耗可忽略不計。為了使有限的質量塊產生較大的軸向慣性力，合理地選擇機械結構可以對慣性力放大幾十倍。
石英諧振加速度計示意圖
石英諧振加速度計示意圖如圖所示的石英振梁加速度計在內部的振盪器電子線路的驅動下，諧振梁發生諧振，當有加速度輸入時，在敏感質量塊上產生慣性力，這個慣性力按照機械力學中的槓桿原理，把質量塊上的慣性力放大N倍。放大了的這一慣性力作用在諧振梁的軸向上，使諧振梁的頻率發生變化，一個石英諧振器受到軸向拉力，其諧振頻率升高；而另一個石英諧振器受到軸向壓力，其諧振頻率降低，在測頻電路中對這2個輸出信號進行補償與計算，從而測出了輸入的加速度。
石英諧振加速度計的性能及特點
與模擬伺服力平衡加速度計相比，石英諧振加速度計具有特別不同的性能特徵。石英諧振加速度計的標度因數穩定性和軸向定位性特別好，這是使用諧振力換能器的直接結果。標度因數由石英的質量和彈性常數來確定，輸入軸的定位主要取決於擺的位置，均與石英固有的性能穩定有關。相當精密的表度因數好軸向定位性能在導航儀測傾中非常有用，因為它要測量地球重力的分量。
未來的慣性系統要求慣性儀表高可靠、低成本、小體積及適當的性能。石英諧振加速度計正好屬於這一類產品。隨著加工技術積體電路的進一步發展，石英諧振加速度計的前景將十分美好。
