整体式加速度表是一种机电型仪表,它由机械和电路二部分组合在一起而成为一个整体。这样,既可缩小整个仪表的体积,又便于用户使用。
一、整体式加速度表的组成和基本工作原理
加速度的传感器如图1所示,它由支承梁1和固定板2 组成一电容器C1、由支承梁1和固定板3组成另一电容器 C2。二个电容器C1和C2串联连接,它们与公用的移动支承梁1形成一个电容分配器。两个固定板2、3和支承梁1紧固在壳体4上。电容分配器的二个固定板由振荡器提供 1MHz的方波激励,在二个固定板上激励方波的幅值相等, 但其相位互成180°。因此,当载体静止时,两个电容器 C1和C2的电压值相等,但相位相反,因此,总电压经互相抵消后输出为零。而当载体承受加速度时,支承梁在两固定板之间上下移动,其结果是一个电容器的电压值增加,而另一个电容器的电压值减少,它们之间的电压差值正比于支承梁移动距离的大小,也就是正比于载体所承受的加速度。
加速度表的输出电压经去耦之后,输入到脉冲化的同步解调器上,而其脉冲的相位与驱动加速度表中固定板的相位相同。如果所加的电压是同步的,并且其相位是相同的,那么,解调器的输出为正,如果所加的电压是同步的,但其相位与时钟脉冲的相位成180°,那么,解调器的输出是负的。
同步解调器的输出驱动前置放大器、后者的输出一路返馈到传感器的固定板,使传感器返回到它的零位状态,另一路经匹配放大器后可直接用来测量载体的加速度。而匹配放大器的功能在于调整放大器的放大倍数和补偿零加速度时的偏差。
二、整体式加速度表的主要技术性能指标
1?体积:现有仪表的体积微φ18mm×17mm。如用户有特定的要求,可按其需要进行外形设计;
2?质量:≤15g;
3?测量范围:0～50g,根据用户的需要,可分档设计成±1g、±2g、±5g、±10g、±20g、 ±40g和±50g等;
4?非线性度:在加速度表的测量范围内,其非线性度为2×10-3%F·ρ;
5?消耗功率:0?05VA;
6?使用温度范围:-40℃～+120℃;
7?反应时间快,由于采用的结构材料为良好的导热体,因此,能很快的达到热平衡,反应时间只需数秒钟;
8?抗冲击强度可达数百个g。
根据用户的需要,亦可设计成测量双轴或三轴的,这样,它可同时测量载体二个或三个方向的加速度。
三、加速度表的应用
整体式加速度表主要用来测量载体的线加速度,但在设计上作相应的修改后,可用于测量载体的振动加速度。
整体式加速度表用螺钉或胶固定在载体上之后,通以+5V的直流电压,只需经数秒钟后,即可进行测量。因此,使用快捷、方便。
由于整体式加速度表具有体积孝功耗低、可靠性高,特别是反应快和成本低的优点,特别适用于各种战术导弹、装甲车辆、炮弹和炸弹等的控制和制导。
整体式加速度表更可广泛地用于民用领域,如地质勘探、油气井的轨道测量、大地测量、铁路和公路的路面测量、各种船舶和车辆的导航、汽车的事故分析、汽车的刹车控制、车辆的人身安全保护装置、机器人的控制、工业设备的振动测量和自动控制、机械结构分析和医疗仪器等。随着产品批量的增加,成本的进一步降低,可望用于儿童玩具。综上所述,整体式加速度表具有非常广阔的应用前景。