應(yīng)變式加速度計(jì)

肖勝利　齊新社　齊利華

(西安通信學(xué)院文化基礎(chǔ)教研室　陜西 西安　710106)

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應(yīng)變式加速度計(jì)

肖勝利齊新社齊利華

(西安通信學(xué)院文化基礎(chǔ)教研室陜西 西安710106)

摘 要：應(yīng)變式加速度計(jì)作為測(cè)量物體加速度的儀器，已被廣泛用于航天器、導(dǎo)彈、飛機(jī)和潛艇等裝置的制導(dǎo)中. 本文通過(guò)物理分析，清楚地知道了它的工作原理，就是實(shí)現(xiàn)力學(xué)信息可視化，最后給出了它的測(cè)量范圍.

關(guān)鍵詞：加速度應(yīng)變式加速度計(jì)滑動(dòng)變阻器

加速度計(jì)是利用檢測(cè)質(zhì)量塊(可視為質(zhì)點(diǎn))的慣性力來(lái)測(cè)量載體系統(tǒng)加速度的敏感裝置,它分為線加速度計(jì)(測(cè)量平動(dòng)加速度)和角加速度計(jì)(測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)加速度). 在飛行控制系統(tǒng)中，加速度計(jì)是重要的動(dòng)態(tài)特性校正元件；在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，高精度的加速度計(jì)是最基本的敏感元件之一. 本文主要討論的是應(yīng)變式加速度計(jì).

1應(yīng)變式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理

圖1是應(yīng)變式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖. 支架M和N固定在待測(cè)系統(tǒng)上，質(zhì)量為m的滑塊穿在M和N之間的水平滑桿上，并與一端固結(jié)于支架M上且勁度系數(shù)為κ的輕彈簧相連，滑塊下端滑動(dòng)臂P可在滑動(dòng)變阻器上自由滑動(dòng)，隨著滑塊在水平方向做變速運(yùn)動(dòng)，所用電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器的總電阻值為R=4r，有效總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)靜止時(shí)，滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，且A，B兩接線柱輸出的電壓U0=0.4E. 若取MN方向?yàn)檎齾⒖挤较?，則待測(cè)系統(tǒng)沿MN方向做變速運(yùn)動(dòng)的加速度可由A，B兩接線柱輸出的電壓U給出.

圖1

2應(yīng)變式加速度計(jì)的物理分析

對(duì)于變阻器而言：

(1)當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)靜止時(shí)，應(yīng)變式加速度計(jì)停止工作(此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng))，有U0=0.4E，變阻器上通過(guò)的電流由全電路歐姆定律，可知為

此時(shí)變阻器滑臂P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，彈簧處于原長(zhǎng)，滑塊所受合外力為零，滑塊的加速度為零.

(2)當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)正常工作時(shí)，如圖所示，若滑動(dòng)臂P位于離開(kāi)滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)向右為x時(shí)，則滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)臂P左側(cè)部分上的電壓為

所以

故滑塊(視其為質(zhì)點(diǎn))的加速度由牛頓第二定律，可知為

(3)當(dāng)滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器最右端時(shí)

(4)滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器最左端時(shí)

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上物理分析，可知應(yīng)變式加速度計(jì)的測(cè)量范圍為

其中“—”表示待測(cè)系統(tǒng)加速度的方向與所選參考方向相反.

從分析可以看出：應(yīng)變式加速度計(jì)的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，它是將不便于測(cè)量的物體的運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)便于測(cè)量的電信息，最后實(shí)現(xiàn)力學(xué)信息在儀表盤(pán)上可視化.

The Strain Type Accelerometer

Xiao ShengliQi XinsheQi Lihua

(Department of cultural base teaching and research, Xi′an Communications Institute，Xi′an,Shanxi710106)

Abstract:Strain type accelerometer as a measuring instrument for an acceleration, has been widely used in spacecraft, missiles, aircraft and submarines and other devices in the guidance of. In this article, through physical analysis clearly know the working principle of it, is to realize mechanical information visualization, finally its measuring range is presented.

Key words:acceleration；strain type accelerometer；sliding rheostat

(收稿日期：2015-11-03)