全球首发!惯性导航导论(剑桥大学)第六部分

4 Linear Accelerometers

4.1 Types of Accelerometer

加速度计可大致分为机械装置和固体装置。本节将介绍这两种加速度计,以及MEMS加速度计。对于一个完整的调研,读者应该参考[1]。

4.1.1 Mechanical

机械加速度计由弹簧悬挂的质量组成,如图8所示。质量的位移是用位移传感器测量的,它给出的信号与作用在输入轴方向上的质量上的力F成比例。然后用牛顿第二定律F = ma来计算作用在装置上的加速度。

4.1.2 Solid State

固体加速度计可以分为不同的分组,包括表面声波、振动、硅和石英设备。固体加速度计体积小、可靠、坚固。固体加速度计的一个例子是表面声波加速度计。锯齿波加速度计由悬臂梁组成,悬臂梁以特定频率谐振,如图9所示。质量附着在可以自由移动的光束的一端。另一端固定在箱子上。当加速度沿输入轴施加时,光束弯曲。这使得表面声波的频率与施加的应变成比例变化。通过测量频率的变化可以确定加速度。

4.1.3 MEMS Accelerometers

微机械硅加速度计使用的原理与机械和固态传感器相同..主要有两类MEMS加速度计..第一类由使用MEMS技术制造的机械加速度计(即测量支撑质量位移的装置)组成。第二类由测量由张力变化引起的振动元件频率变化的装置组成,如SAW加速度计。

第3.1.3节列出的MEMS设备的优点同样适用于加速度计,就像它们适用于陀螺仪一样。它们体积小,重量轻,功耗低,启动时间短。它们的主要缺点是,虽然MEMS设备的性能正在迅速改善,但它们目前不如使用传统技术制造的加速度计精确。

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