《惯性导航系统》第8讲新型加速度计.ppt

第8讲新型加速度计 惯性导航系统 教学内容 一、压阻式加速度计 二、激光加速度计 压阻式加速度计 压阻效应 固体受到力的作用后，其电阻率(或电阻)就会发生变化的现象称为压阻效应。 对半导体材料,其电阻的变化率主要由材料的电阻率变化率决定,而电阻率的变化率仅与材料轴向所受应力有关,即: 压阻式加速度计 悬臂梁式加速度计测量原理 加速度作用→敏感质量块感受惯性力→ 硅梁内产生的应力分布只有X方向的轴向应力→ 应变→ 电桥输出。 悬臂梁应变 电桥输出 轴向应力 压阻式加速度计 闭环式悬臂梁加速度计结构 压阻式加速度计 闭环式悬臂梁加速度计原理 单晶硅悬臂梁既是弹性支承元件，又是力/电信号的变换器； 反馈力矩器线圈兼作敏感质量和电磁阻尼器，没有采用单独的摆组件和阻尼措施。 特点： 压阻式加速度计 提高硅压阻器件性能的措施 ★压阻电桥的电阻值 ★理想电桥应满足的条件 ①电桥四臂的电阻值相等 ②电桥四臂的电阻温度系数相同 ③电桥相邻臂的压阻效应数值相等，方向相反 压阻式加速度计 提高硅压阻器件性能的措施 ★减小电桥零位输出的措施 在相邻两桥臂间引入小电阻 等，使电桥的零位输出最小。 注： 的阻值约为桥臂电阻的百分之一，而桥臂电阻的电阻值一般为数百至数千欧姆。 压阻式加速度计 提高硅压阻器件性能的措施 ★减小接触电阻的措施 采用闭合桥路方式，即电桥的四臂自成回路，电桥的输入输出通过“脖子电阻”引入，使接触处的电阻变化不影响电桥内的电流，以保证闭合电桥的输出电压与四个焊点处的接触电阻无关。 激光加速度计 光测弹性效应及激光加速度计组成 在透光轴相互垂直的两个偏振片中间插入透明的各向同性介质，当介质受到机械压缩或拉伸时，介质将产生双折射现象，这种现象称为光测弹性双折射效应 。 激光加速度计 激光加速度计测量原理 激光加速度计 激光加速度计测量原理 两正交线偏振光E和O，其频差与加速度成正比。q为1/4波片，其光轴与两个线偏振光的光矢量方向均成45度角，经1/4波片后，两束线偏振光分别变成左旋偏振光与右旋偏振光。两个圆偏振光在沿光路传播的过程中，其光矢量端点作圆周运动，但旋转方向相反，且它们的频率、旋转速度不同，其旋转速度之差即为两个圆偏振光的频率差。两个旋转方向相反频率不同的圆偏振光将合成为偏振平面在空间随时间而旋转的线偏振光，其旋转速率为两个圆偏振光频率差的一半。通过检测偏振器P的光束是间断的脉动光束，光电探测器输出的电信号也是随时间变化的脉冲信号，其频率与输入加速度成正比。 思考作业题 １.决定压阻式加速度计测量精度的主要因素有哪些？可以采取哪些措施来提高加速度计的测量精度？ 　２.通过本章的学习，还可以利用哪些物理现象来测量物体运动的加速度？ 　３.惯性级加速度计与一般加速度计有哪些本质的不同？