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美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)工作原理
閱讀：1692 發(fā)布時(shí)間：2018-10-9
閉環(huán)液浮擺式
它的工作原理是：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),，傳感元件將這一轉(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)（電流的大小或單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)）就被用來(lái)度量加速度的大小和方向。擺組件放在一個(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,，提高儀表的精度。浮液不能起定軸作用,，因此在高精度擺式美國(guó)DYTRAN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，進(jìn)一步消除摩擦力矩,。浮液的粘性對(duì)擺組件有阻尼作用,能減小動(dòng)態(tài)誤差,提高抗振動(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，一般要求有嚴(yán)格的溫控裝置,。
撓性擺式
采用撓性支承的擺式美國(guó)DYTRAN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高,。它的基本工作原理與液浮擺式美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)類似,。這種系統(tǒng)有一高增益的伺服放大器，使擺組件始終工作在零位附近,。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)到很高的精度,。這類美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)有充油式和干式兩種。充油式的內(nèi)部充以高粘性液體作為阻尼液體,，可改善儀表動(dòng)態(tài)特性和提高抗振動(dòng),、抗沖擊能力。干式美國(guó)DYTRAN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,，但精度比充油式低,。
振弦式
由兩根相同的弦絲作為支承的線性美國(guó)DYTRAN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)量上的慣性力使一根弦絲的張力增大,，振動(dòng)頻率升高,；而另一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,。這一差頻經(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,，因此這種儀表也是一種積分美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)。弦絲張力受材料特性和溫度影響較大,，因此需要有精密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)軸上具有一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)，陀螺組件部分基本上是一個(gè)擺式美國(guó)DYTRAN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)生一個(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)軸上安裝一個(gè)脈沖輸出裝置,，用以得到美國(guó)DYTRAN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,。這種美國(guó)DYTRAN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)保持較高的測(cè)量精度，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、體積較大,、價(jià)格較貴。
分類介紹
美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)的類型較多：
按檢測(cè)質(zhì)量的位移方式分類有線性美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)(檢測(cè)質(zhì)量作線位移)和擺式美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)（檢測(cè)質(zhì)量繞支承軸轉(zhuǎn)動(dòng)）；
按支承方式分類有寶石支承,、撓性支承,、氣浮,、液浮,、磁懸浮和靜電懸浮等；
按測(cè)量系統(tǒng)的組成形式分類有開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式,；
按工作原理分類有振弦式,、振梁式和擺式積分陀螺美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)等；
按輸入軸數(shù)目分類,，有單軸,、雙軸和三軸美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)；
按傳感元件分類,，有壓電式,、壓阻式和電位器式等。
通常綜合幾種不同分類法的特點(diǎn)來(lái)命名一種美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)
美國(guó)DYTRAN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,。檢測(cè)質(zhì)量受支承的約束只能沿一條軸線移動(dòng)，這個(gè)軸常稱為輸入軸或敏感軸,。當(dāng)儀表殼體隨著運(yùn)載體沿敏感軸方向作加速運(yùn)動(dòng)時(shí),，根據(jù)牛頓定律，具有一定慣性的檢測(cè)質(zhì)量力圖保持其原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,。它與殼體之間將產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),，使彈簧變形，于是檢測(cè)質(zhì)量在彈簧力的作用下隨之加速運(yùn)動(dòng),。當(dāng)彈簧力與檢測(cè)質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力相平衡時(shí),，檢測(cè)質(zhì)量與殼體之間便不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)彈簧的變形反映被測(cè)加速度的大小,。電位器作為位移傳感元件把加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),，以供輸出。美國(guó)DYTRAN加速度計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)一自由度的振蕩系統(tǒng),，須采用阻尼器來(lái)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì),。