惯性导航系统的基本惯性元件之一——加速度计.pptVIP

惯性导航系统的基本惯性元件之一 加速度计 加速度计是用来感受、输出飞行器运动加速度（或比力）成一定函数关系的电信号的测量装置。它是惯导系统确定飞行器速度、飞行距离和所在位置等导航参数的基本元件，也是实现平台初始对准不可缺少的部分。因为工作原理都是以牛顿经典力学为基础，故加速度计也属于惯性原件。 一、加速度计的分类 二、惯性导航对加速度计的要求 三、常规加速度计 四、新型加速度计简介 分类 1.1按加速度检测质量运动方式分 1.2按支承输出轴的方式分 1.3按测量加速度的原理和工作方式分 1.4按构成敏感加速度输入轴的数目分 1.1按加速度检测质量运动方式分 (1)线加速度计。检测质量置于导轨中，在加速度的作用下、检测质量眼导轨方向的位移作为测量的输出量。 (2)摆式加速度计。检测质量做成单摆形式，在加速度的作用下检测质量绕支撑点产生的角位移作为测量的输出量。 1.2按支承输出轴的方式分 (1)宝石轴承支撑。 (2)液浮支撑。检测质量被浮液悬浮，并用宝石支撑定位。 (3)挠性支撑。检测质量由恒弹性材料做成的挠性杆支撑。 (4)气浮或磁悬浮或静电悬浮。检测质量依靠气体压力、磁力或静电吸力等支承目的是让输出轴不与基座接触，以减少摩擦力矩和干扰力矩。 1.3按测量加速度的原理和工作方式分 宝石轴承摆式加速度计 液浮摆式加速度计 挠性摆式加速度计 陀螺摆式加速度计 压阻式加速度计 压电式加速度计 振弦式加速度计 石英振梁加速度计 激光和光纤加速度计 1.4按构成敏感加速度输入轴的数目分 可按构成敏感加速度输入轴的数目进行划分，分为单轴、双轴和三轴加速度计。 二、惯性导航对加速度计的要求 1.灵敏限小 2.摩擦干扰小 3.量程大 1.灵敏限小 最小加速度的测量值，直接影响飞行器的飞行速度和飞行距离的测量精度。灵敏限以下的值不能测量，本身就是误差，而形成的速度误差和距离误差随时间积累。用于惯性导航中的加速度计，其灵敏限必须要求在 以下，有的要求达到 。 2.摩擦干扰小 根据灵敏限的要求（如为 ），对摆质量m与摆长l的乘积为 的摆来说，要感受此加速度，并绕输出轴转动起来，必须保证摆轴中的摩擦力矩小于 。这个要求是任何精密仪表轴承无法达到的。因此，发展各种支承技术是提高加速度计测量精度的关键。 3.量程大 通常，飞行器上要求的加速度计的测量范围是 到 ，最大的到 甚至 。在这么大的范围内要保证输出的线性特性及测量过程的性能一致，不是一件容易的事情。这就必须增大弹簧刚度，减少输出的转角。因此必须用“电弹簧”代替机械弹簧，控制弹簧在几个角秒或几个角分以内。 三、常用加速度计 1、液浮摆式加速度计 2、挠性加速度计 3、振弦式加速度计 4、摆式积分陀螺加速度计 液浮摆式加速度计 液浮摆式加速度计是应用于惯性导航系统中最早的一种加速度计，它的发展历史悠久，技术比较成熟，应用也广泛。 液浮摆式加速度计能很好的满足惯性导航对加速度计的要求。它是20世纪50年代将液体悬浮技术成功应用于加速度计的结果。它与液浮陀螺的出现成为惯性导航技术发展史上的一个重要的里程碑。 它的工作原理是：当仪表壳体沿输入轴作加速运动时，检测质量因惯性而绕输出轴转动，传感元件将这一转角变换为电信号，经放大后馈送到力矩器构成闭环。力矩器产生的反馈力矩与检测质量所受到的惯性力矩相平衡。输送到力矩器中的电信号（电流的大小或单位时间内脉冲数）就被用来度量加速度的大小和方向。摆组件放在一个浮子内，浮液产生的浮力能卸除浮子摆组件对宝石轴承的负载，减小支承摩擦力矩，提高仪表的精度。 浮液不能起定轴作用，因此在高精度摆式加速度计中，同时还采用磁悬浮方法把已经卸荷的浮子摆组件悬浮在中心位置上，使它与支承脱离接触，进一步消除摩擦力矩。 浮液的粘性对摆组件有阻尼作用,能减小动态误差,提高抗振动和抗冲击的能力。波纹管用来补偿浮液因温度而引起的体积变化。为了使浮液的比重、粘度基本保持不变，以保证仪表的性能稳定，一般要求有严格的温控装置。 主要缺点： 尽管液浮摆式加速度计已经发展的相当成熟并得到了广泛应用，但是它的结构比较复杂，浮子的密封性要求严格，不允许浮液渗进内腔。为使重心和浮心以及支承轴保持一定的关系，装配调整比较困难;冲液工艺和温度控制要求也相当严格。使用时，只有经过一定时间，达到热平衡要求，系统才能正常工作，这就使惯导系统进入正常工作前的初始对准时间加长，这对于应用来讲是十分不利的。 2、挠性加速度计 在20世纪60年代出现了一种新型的非液浮的干式加速度计，它的主要特点是采用挠性支承，从而使加速度