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石英振梁式加速度计

/quartz vibrating beam accelerometer/
条目作者孟凡琛

孟凡琛

最后更新 2023-03-08
浏览 166
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利用谐振晶体的输出频率来测量外界加速度的惯性器件。

英文名称
quartz vibrating beam accelerometer
所属学科
航空宇航科学与技术

它由谐振梁、检测质量和激振电路等部分组成。振梁式可使用金属、陶瓷、石英、硅等材料,由于石英晶体具有压电特性,便于激励和敏感;石英晶体具有很低的内部损耗和无限的疲劳寿命,有优良的机械晶体稳定性;石英晶体刚性好,硬度大,还存在零温度系数的切型,正因为如此,石英晶体成为振梁式加速度计的首选材料。

石英振梁式加速度计结构形式可分为单梁谐振器和双梁谐振器两种,其中双梁结构使用两个谐振频率相同、运动方向相反的对偶梁来抵消回转加速度。工作时,谐振梁通过激振电路由压电或电磁激励,工作于谐振频率点。检测质量将输入的加速度转换成作用在谐振梁上的力,使谐振梁的谐振频率发生变化。

图1 单梁谐振器和双梁谐振器结构图1 单梁谐振器和双梁谐振器结构

振梁式加速度计的加速度—频率函数关系和振弦式加速度计相似,频率变化本身是非线性的,经常采用两个推挽式的谐振梁提高线性度并减小其他共模误差,结构如图2所示,两个谐振梁一个受到拉力,另一个受到压力,受到拉力的梁谐振频率增大,受到压力的梁谐振频率减小,两个谐振梁的差频反映着加速度的大小和方向。

图2 振梁加速度计基本结构图图2 振梁加速度计基本结构图

振梁加速度计结构较简单,体积小而轻,还具有数字输出的优点。这种仪表的偏置稳定性可以优于10μg,标度因数稳定性优于1×10-5

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