胡國(guó)良

摘要

懸絲擺式加速度傳感器是一種能夠應(yīng)用于軍事加速度慣性測(cè)量?jī)x器，與傳統(tǒng)的加速度傳感器相比，懸絲擺式加速度傳感器具有量程大、精準(zhǔn)度高、體積小的優(yōu)點(diǎn)，因此目前國(guó)內(nèi)外對(duì)懸絲擺式加速度傳感器的研究都十分感興趣，作為閉環(huán)反饋式傳感器的一種，懸絲擺式傳感器具有很大優(yōu)點(diǎn)。本文從加速度傳感器的概念展開分析，探究了懸絲擺式加速度傳感器工作原理及技術(shù)要點(diǎn)分析。

【關(guān)鍵詞】懸絲擺式加速度傳感器 工作原理技術(shù)要點(diǎn)

加速度傳感器是一種具有測(cè)量作用的儀表，在物理學(xué)中，我們了解到，物體的加速度無(wú)法直接測(cè)量得出，需要運(yùn)用牛頓第二定律的計(jì)算才能夠得出。懸絲擺式加速度傳感器在國(guó)內(nèi)的研究中，能夠應(yīng)用到軍事、導(dǎo)彈裝備中，但是量程還比較小，因此大量程的懸絲擺式加速度傳感器的研究對(duì)我國(guó)加速度傳感器研究領(lǐng)域十分重要。

1 加速度傳感器概念分析

在物理學(xué)中，重力是最基本的定義，每個(gè)物體都具有重力，根據(jù)牛頓第二定律，我們能夠得知，通過(guò)物體的慣性，我們能夠計(jì)算出物體移動(dòng)的加速度。加速度傳感器就是依托于這樣的物理原理，對(duì)物體單位時(shí)間的加速度慣性進(jìn)行測(cè)量。普通的加速度傳感器是由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。物體在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)有慣性的作用，加速度傳感器在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生一定的慣性，加速度傳感器工作原理如圖1所示。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。普通的加速度傳感器分為兩種，一種是開環(huán)式加速度傳感器，一種是閉環(huán)式加速度傳感器，本文研究的懸絲擺式加速度傳感器在工作原理上屬于閉環(huán)式加速度傳感器，因?yàn)閼医z擺式加速度傳感器具有閉環(huán)式加速度傳感器的優(yōu)點(diǎn)。

2 懸絲擺式加速度傳感器工作原理

懸絲擺式加速度傳感器的工作原理如圖2所示，當(dāng)導(dǎo)線受到向右的慣性力時(shí)，導(dǎo)線向右移動(dòng)，傳感器轉(zhuǎn)化為電流，電流流過(guò)磁場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)線時(shí)，安培力向左，慣性與安培力相互平衡，使儀器開始工作。加速度傳感器的種類有很多，比如液浮擺式加速度傳感器、靜電擺式加速度傳感器、光電撓性擺式加速度傳感器以及石英撓式加速度傳感器等，懸絲擺式加速度傳感器的工作原理與石英撓式加速度傳感器類似。懸絲擺式加速度傳感器的工作原理是當(dāng)我們?cè)趹医z擺式加速度傳感器的輸入端，輸入加速度時(shí)，懸絲擺式加速度傳感器上面的慣性擺就會(huì)根據(jù)輸入的加速度大小的不同，而表現(xiàn)出不同的相對(duì)位移，然后懸絲擺式加速度傳感器的位移傳感器將發(fā)生的位移信息進(jìn)行下一步的傳遞，傳遞給力矩器線圈，通過(guò)力與力之間的作用，懸絲擺式加速度傳感器再次形成一個(gè)新的平衡力。懸絲擺式加速度傳感器的主要材質(zhì)是金屬，懸絲也是金屬懸絲，由于金屬具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性，因此懸絲擺式加速度傳感器在正常運(yùn)行中，測(cè)量加速度慣性時(shí)，具有速度快、精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)。由于懸絲擺式加速度傳感器可以應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的的人員比較多，但是由于懸絲擺式加速度傳感器的研究科學(xué)性比較高，也比較難，目前我國(guó)的國(guó)內(nèi)懸絲擺式加速度傳感器研究人員比較少。

3 懸絲擺式加速度傳感器性能分析

在懸絲擺式加速度傳感器的性能試驗(yàn)中，我們主要針對(duì)懸絲擺式加速度傳感器的量程、測(cè)量加速度慣性的精準(zhǔn)度、懸絲擺式加速度傳感器的體積等方面進(jìn)行性能分析，擺式加速度傳感器力學(xué)模型如圖3所示。懸絲擺式加速度傳感器的研究屬于的范圍比較廣闊，在研究的過(guò)程中，需要很多領(lǐng)域的知識(shí)，其中物理學(xué)中含括了熱學(xué)、電學(xué)、力學(xué)。磁場(chǎng)等知識(shí)，在工程學(xué)中包括了電子信息技術(shù)、機(jī)械工程學(xué)、電子產(chǎn)品加工等知識(shí)。由于加速度傳感器本身就是多個(gè)領(lǐng)域相互交融、相互學(xué)習(xí)所研究出的一種儀表，懸絲擺式加速度傳感器在加速度傳感器的基礎(chǔ)上優(yōu)化了加速度傳感器的很多功能，因此懸絲擺式加速度傳感器的研究比較困難。

上文中，我們提到力矩器，力矩器是懸絲擺式加速度傳感器在正常運(yùn)行中，測(cè)量加速度慣性時(shí)的信息傳遞樞紐，只有通過(guò)力矩器的應(yīng)用，懸絲擺式加速度傳感器在測(cè)量物體加速度慣性后，才能夠?qū)⑺贸龅男畔⑦M(jìn)行計(jì)算、輸出等后續(xù)步驟。力矩器運(yùn)行在計(jì)算中，有這樣的公式：B_dA_m=B_gA_g，其中B_d為磁通密度，A_m為磁體的橫截面積，B_g為氣隙磁通密度，A_g為氣隙橫截面積。我們通過(guò)對(duì)模擬的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，研究了懸絲擺式加速度傳感器的性能。由懸絲擺式加速度傳感器性能的仿真結(jié)果分析得出，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)懸絲擺式加速度傳感器形式符合標(biāo)準(zhǔn)，也能夠滿足人們的需求，但是實(shí)際應(yīng)用與仿真模擬有所不同，我們還需要大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，才能夠確保懸絲擺式加速度傳感器的安全使用。

4 總結(jié)

總而言之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技也不斷進(jìn)步，在科學(xué)不斷進(jìn)步的背景下，我們對(duì)懸絲擺式加速度傳感器的研究也逐漸加深，我國(guó)研發(fā)的懸絲擺式加速度傳感器的量程也逐漸加大?？茖W(xué)研究是永恒的話題，堅(jiān)持不斷研究，就會(huì)有新的突破，本文就懸絲擺式加速度傳感器工作原理及技術(shù)要點(diǎn)分析，主要研究了懸絲擺式加速度傳感器的工作原理。

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