加速度计是测量运载体线加速度的仪表。在飞行控制系统中,加速度计是重要的动态特性校正元件;在惯性导航系统中,高精度的加速度计是最基本的敏感元件之一;在各类飞行器的飞行试验中,加速度计是研究飞行器颤振和疲劳寿命的重要工具。
在工程应用中,目前应用较多的有挠性加速度计、液浮摆式加速度计、振弦式加速度计、振梁式加速度计、摆式积分陀螺加速度计和
静电加速度计等。
将加速度计的敏感轴置于机体的三个轴向,可测量飞机三个轴向的线加速度。如简单加速度计原理图所示,是由弹簧和弹簧所支承的可动质量块(称为敏感质量)以及信号变换器(图中为电位计)和阻尼器等部分组成。质量块可沿敏感轴方向移动,电位计电刷与质量块固连,因此,电位计输出的电压体现了质量块在仪表壳体内的位置。
加速度计由检测质量(也称敏感质量)、支承、
电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动,这个轴通常称为输入轴或敏感轴。仪表壳体随着运载体沿感受轴线方向做加速运动时,根据牛顿定律,具有一定
惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。它与壳体之间将产生相对运动,使弹簧变形,于是检测质量在弹簧力的作用下随之加速运动。当弹簧力与检测质量加速运动时产生的
惯性力相平衡时,检测质量与壳体之间便不再有相对运动,这时弹簧的变形反映被测加速度的大小。
根据检测质量的支撑结构形式和材料特点可分为挠性加速度计、液浮加速度计、气浮加速度计、
石英加速度计等;
根据将测得的加速度转换为电信号时利用的物理原理不同,又可分为摆式
陀螺加速度计、压电加速度计、振弦加速度计等;
在工程应用中,敏感测量载体加速度的元件主要是加速度计,目前应用较多的有挠性加速度计、液浮摆式加速度计、振弦式加速度计、振梁式加速度计、摆式积分陀螺加速度计和
静电加速度计等。液浮摆式加速度计主要应用在量程小、
测量精度要求高领域,在舰船等长航时导航系统上应用较多。静电加速度计是测量精度最高的敏感器件,能敏感10-8g甚至更小的加速度,且功耗低、寿命长,非常适合空间探测等领域应用。摆式积分
陀螺加速度计主要特点是动态范围宽、精度高,但结构复杂、质量和体积较大,主要用于
运载火箭和弹道
导弹的制导等领域。体积小巧的中低精度石英振梁加速度计利用谐振器的
力一频率特性来测量载体的加速度,在国际应用较多。
石英挠性加速度计具有质量和体积小、功耗和价格低等特点,是机械摆式加速度计的主流产品,技术成熟可靠,目前在工程中应用最为广泛。综合助飞
鱼雷的实际使用情况,在弹道参数测量中选用了石英挠性加速度计,发挥其可靠性高、频带宽等优点,结合石英挠性加速度计的建模和误差补偿技术,有效地保障了对载体运动加速度敏感测量的精度。