石英挠性加速度计是一种基于石英晶体的敏感元件,用于测量物体的加速度。其主要结构包括以下几个部分:1.石英晶体:作为元件,石英是一种高弹性材料,具有极高的机械品质因数(Q值)。当受到外力作用时,会发生微小的弯曲,这种现象称为压电效应。2.基座和支架:固定石英晶体,并提供必要的支撑,使其在外部振动下能够自由振动。3.振动膜:石英晶体的一端通常被设计成薄而柔的振动膜,加速度作用在其上时,会导致膜的振动频率改变。4.电荷放大器:连接到石英晶体,当其振动时会产生电荷,通过电荷放大器转换为电信号输出。5.信号处理电路:负责放大、滤波和数字化处理信号,以便于后续的分析和计算。这种加速度计因其高精度、稳定性好和抗干扰能力强等特点,在航空航天、汽车电子、工业设备等领域广泛应用。
石英加速度计工作原理石英加速度计的工作原理基于石英晶体的压电效应,通过测量加速度引起的机械运动并将其转换为电信号。 当加速度计感受到加速度时,内部的敏感质量块会因惯性作用产生位移,这种位移通过挠性支承传递并引发力矩。这个力矩会使与力矩器相连的线圈在磁场中受到电磁力的作用,从而产生一个与输入加速度成正比的反馈力,使敏感质量块回到平衡位置。
石英加速度计的结构包括石英晶体、敏感质量块和电极。石英晶体作为传感器的部件,质量块用于感知加速度,电极用于测量压电电荷。石英晶体通常采用双轴对称结构,由两个压电晶片组成,使得加速度在任何方向上都可以被测量。
石英加速度计的应用领域包括空间、导航系统、监测等。由于其高精度、高稳定性和快速响应的特点,石英加速度计在这些领域得到了广泛应用。
如何选择石英挠性加速度计选择石英挠性加速度计需要考虑以下几个关键因素:应用场景:船用:尤其是用于水下,对姿态的要求较高,要求惯性导航设备运行时间长,因此需要选用精度较高的产品。INNALABS和Honeywell的石英挠性加速度计偏置稳定性和标度因数稳定性很高,符合此类选型。航空航天用:此类导航系统大多数连续运行时间短,精度要求低,但需要较大量程。可选用INNALABS的相关型号1。性能指标:灵敏度(比例因子或标度因数):这是传感器电输出和机械输入之间的比率,通常用mV/g或pC/g表示。灵敏度受温度影响,通常在25±5°C范围内有效。制造商通常会提供校准报告,列出了准确的灵敏度值2。幅值线性度:测量加速度计在幅值范围内的输出线性度的好坏。理想情况下,加速度计在幅值范围内的任一幅值点的灵敏度输出应该完全一样,但实际情况会有偏差。幅值线性度通常定义为读数的百分比,通常为整个范围内±1%2。品牌和型号:INNALABS:其产品如QA-3000, QA-2000, INN-202, INN-203, INN-204等,具有高偏置稳定性和标度因数稳定性,适合高精度要求的应用。Honeywell:其石英挠性加速度计也具有高精度和稳定性,适合各种应用场景。
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