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MEMS慣性測量單元淺談加速度計
- 2019-05-16-

    加速度計 (accelerometer) 測量加速度的儀表。MEMS慣性測量單元加速度測量是工程技術提出的重要課題。當物體具有很大的加速度時,物體及其所載的儀器設備和其他無相對加速度的物體均受到能產生同樣大的加速度的力,即受到動載荷。欲知動載荷就要測出加速度。其次,要知道各瞬時飛機、火箭和艦艇所在的空間位置,可通過慣性導航(見陀螺平臺慣性導航系統)連續地測出其加速度,然后經過積分運算得到速度分量,再次積分得到一個方向的位置坐標信號,而三個坐標方向的儀器測量結果就綜合出運動曲線并給出每瞬時航行器所在的空間位置。再如某些控制系統中,常需要加速度信號作為產生控制作用所需的信息的一部分,這里也出現連續地測量加速度的問題。能連續地給出加速度信號的裝置稱為加速度傳感器。

    常見加速度計的構件如下:外殼(與被測物體固連)、參考質量,敏感元件、信號輸出器等。加速度計要求有一定量程和精確度、敏感性等,這些要求在某種程度上往往是矛盾的。以不同原理為依據的加速度計,其量程不同(從幾個g到幾十萬個g),它們對突變加速度頻率的敏感性也各不相同。常見的加速度計所依據的原理有:①參考質量由彈簧與殼體相連(見圖),它和殼體的相對位移反映出加速度分量的大小,這個信號通過電位器以電壓量輸出;②參考質量由彈性細桿與殼體固連,加速度引起的動載荷使桿變形,用應變電阻絲感應變形的大小,其輸出量是正比于加速度分盤大小的電信號;③參考質量通過壓電元件與殼體固連,質量的動載荷對壓電元件產生壓力,壓電元件輸出與壓力即加速度分量成比例的電信號:④參考質量由彈簧與殼體連接,放在線圈內部,反映加速度分量大小的位移改變線圈的電感,從而輸出與加速度成正比的電信號。此外,尚有伺服類型的加速度計,其中引入一個反饋回路,以提高測量的精度。為了測出在平面或空間的加速度矢量,需要兩個或三個加速度計,各測量一個加速度分量。


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