閉環(huán)液浮擺式 它的工作原理是:當儀表殼體沿輸入軸作加速運動(dòng)時(shí),檢測質(zhì)量因慣性而繞輸出軸轉動(dòng),傳感元件將這一轉角變換為電信號,經(jīng)放大后饋送到力矩器構成閉環(huán)。力矩器產(chǎn)生的反饋力矩與檢測質(zhì)量所受到的慣性力矩相平衡。輸送到力矩器中的電信號(電流的大小或單位時(shí)間內脈沖數)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,浮液產(chǎn)生的浮力能卸除浮子擺組件對寶石軸承的負載,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DYTRAN加速度計中,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定,一般要求有嚴格的溫控裝置。 撓性擺式 采用撓性支承的擺式美國DYTRAN加速度計。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DYTRAN加速度計類(lèi)似。這種系統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,因此儀表能達到很高的精度。這類(lèi)美國DYTRAN加速度計有充油式和干式兩種。充油式的內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DYTRAN加速度計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(xiàn)性美國DYTRAN加速度計。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。當沿輸入軸有加速度作用時(shí),作用在檢測質(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)檢測電路轉換為脈沖信號,脈沖頻率與加速度成正比,而脈沖總數與速度成正比,因此這種儀表也是一種積分美國DYTRAN加速度計。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節機構。 擺式積分陀螺 利用自轉軸上具有一定擺性的雙自由度陀螺儀來(lái)測量加速度的儀表。陀螺轉子的質(zhì)心偏離內環(huán)軸,形成擺性。如果轉子不轉動(dòng),陀螺組件部分基本上是一個(gè)擺式美國DYTRAN加速度計。當沿輸入軸(即陀螺外環(huán)軸)有加速度作用時(shí),擺繞輸出軸(即內環(huán)軸)轉動(dòng),使軸上的角度傳感器輸出信號,經(jīng)放大后饋送到外環(huán)軸力矩電機,迫使陀螺組件繞外環(huán)軸移動(dòng),在內環(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)軸轉動(dòng)的角速度正比于輸入加速度,轉動(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DYTRAN加速度計測量的加速度和速度信息:脈沖頻率表示加速度;脈沖總數表示速度。這種美國DYTRAN加速度計靠陀螺力矩來(lái)平衡慣性力矩,它能在很大的量程內保持較高的測量精度,但結構復雜、體積較大、價(jià)格較貴。 分類(lèi)介紹 美國DYTRAN加速度計的類(lèi)型較多: 按檢測質(zhì)量的位移方式分類(lèi)有線(xiàn)性美國DYTRAN加速度計(檢測質(zhì)量作線(xiàn)位移)和擺式美國DYTRAN加速度計(檢測質(zhì)量繞支承軸轉動(dòng)); 按支承方式分類(lèi)有寶石支承、撓性支承、氣浮、液浮、磁懸浮和靜電懸浮等; 按測量系統的組成形式分類(lèi)有開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式; 按工作原理分類(lèi)有振弦式、振梁式和擺式積分陀螺美國DYTRAN加速度計等; 按輸入軸數目分類(lèi),有單軸、雙軸和三軸美國DYTRAN加速度計; 按傳感元件分類(lèi),有壓電式、壓阻式和電位器式等。 通常綜合幾種不同分類(lèi)法的特點(diǎn)來(lái)命名一種美國DYTRAN加速度計
美國DYTRAN加速度計由檢測質(zhì)量(也稱(chēng)敏感質(zhì)量)、支承、電位器、彈簧、阻尼器和殼體組成。檢測質(zhì)量受支承的約束只能沿一條軸線(xiàn)移動(dòng),這個(gè)軸常稱(chēng)為輸入軸或敏感軸。當儀表殼體隨著(zhù)運載體沿敏感軸方向作加速運動(dòng)時(shí),根據牛頓定律,具有一定慣性的檢測質(zhì)量力圖保持其原來(lái)的運動(dòng)狀態(tài)不變。它與殼體之間將產(chǎn)生相對運動(dòng),使彈簧變形,于是檢測質(zhì)量在彈簧力的作用下隨之加速運動(dòng)。當彈簧力與檢測質(zhì)量加速運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力相平衡時(shí),檢測質(zhì)量與殼體之間便不再有相對運動(dòng),這時(shí)彈簧的變形反映被測加速度的大小。電位器作為位移傳感元件把加速度信號轉換為電信號,以供輸出。美國DYTRAN加速度計本質(zhì)上是一個(gè)一自由度的振蕩系統,須采用阻尼器來(lái)改善系統的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。
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