Gia tốc kế là một cảm biến quán tính, có thể đo gia tốc tuyến tính do trọng lực. Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong phát hiện rung động, điều khiển tư thế, báo động an ninh, ứng dụng tiêu dùng, nhận dạng chuyển động và ghi trạng thái.
Có nhiều loại cảm biến gia tốc, chẳng hạn như cảm biến gia tốc điện trở, cảm biến gia tốc linh hoạt, gia tốc kế từ tính thủy động lực học, gia tốc kế điện dung thạch anh, gia tốc kế MEMS v.v.
Cảm biến gia tốc được chia thành loại vòng hở và vòng kín. Nói chung, cảm biến vòng hở có các chỉ số kỹ thuật thấp hơn và cảm biến vòng kín. Các chỉ số kỹ thuật tương đối cao.
Do đó, chỉ xem xét các chỉ số kỹ thuật, chúng tôi dự định sử dụng cảm biến vòng kín. Sau đây phân tích và so sánh những ưu điểm và nhược điểm về hiệu suất của gia tốc kế từ tính lỏng, gia tốc kế điện dung thạch anh và gia tốc kế MEMS.
1.Gia tốc kế từ tính lỏng
Gia tốc kế từ tính lỏng là một gia tốc kế được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị MWD ban đầu. Nó là một gia tốc kế con lắc dựa trên gia tốc kế con lắc nổi lỏng với điều khiển định tâm từ tính ba chiều. Hệ thống định tâm treo từ tính làm giảm hơn nữa mô-men xoắn nhiễu tác động lên cụm con lắc nổi và làm cho trục đầu ra có hướng rất ổn định và giảm các mô-men xoắn nhiễu ngẫu nhiên khác nhau. Ưu điểm chính của nó là khả năng chống rung, chống va đập và chịu nhiệt độ cao tốt; nhược điểm là cần nhiều thời gian để đạt đến hoạt động bình thường và có đặc tính nhiệt độ kém. Nó phù hợp với tất cả các loại hệ thống dẫn đường quán tính có độ chính xác cao, la bàn nền tảng và vệ tinh, hệ thống điều khiển chuyến bay của tàu vũ trụ.
2. Gia tốc kế điện dung thạch anh
Gia tốc kế điện dung thạch anh là một thiết bị nhạy cảm với gia tốc được phát triển để điều hướng. Dụng cụ sử dụng các đặc tính áp điện của chính tinh thể thạch anh để kích thích chùm cứng như một phần tử cộng hưởng. Vật liệu tinh thể thạch anh có độ ổn định cơ học tốt và loại bỏ hiện tượng trôi thường thấy ở các bộ cộng hưởng kim loại. Ưu điểm của nó là độ chính xác cao, độ ổn định tốt, chịu nhiệt độ cao và đặc tính nhiệt độ tốt; nhưng loại hàng không vũ trụ có khả năng chống va đập kém, vì sau khi thêm chốt giới hạn vào gia tốc dân dụng, khả năng chống rung và chống va đập của nó được cải thiện đáng kể và hiện nay nó cũng là một dụng cụ khoan chọn gia tốc kế được sử dụng.
3. Gia tốc kế MEMS
Gia tốc kế MEMS là một loại gia tốc kế mới được phát triển trong những năm gần đây. Nó sử dụng một chùm rung làm cảm biến gia tốc. Chùm rung được làm bằng vật liệu silicon hoặc tinh thể thạch anh và rung ở tần số cộng hưởng bằng hành động tĩnh điện hoặc áp điện. Chùm hai đầu rung ở chế độ điều khiển rung. Khi lực quán tính được hình thành bởi gia tốc được thêm vào chùm, gia tốc đầu vào sẽ gây ra sự thay đổi của lực căng của chùm rung, sao cho tần số cộng hưởng của chùm rung sẽ thay đổi, tần số cộng hưởng của một chùm rung sẽ tăng và tần số cộng hưởng của chùm rung khác sẽ giảm, thông qua xử lý tín hiệu, tần số vi phân của nó tương ứng với kích thước của gia tốc đầu vào. Do các yếu tố của cấu trúc và quy trình sản xuất, các tính năng nổi bật nhất của nó là kích thước nhỏ, khả năng chống rung, chống va đập và chịu nhiệt độ cao. Nhược điểm là đặc tính nhiệt độ kém.
Gia tốc kế MEMS có thể được sử dụng rộng rãi trong phát hiện rung động, điều khiển tư thế, báo động an ninh, ứng dụng tiêu dùng, nhận dạng chuyển động và ghi trạng thái. Gia tốc kế MEMS được kết hợp với con quay hồi chuyển MEMS và từ kế để tạo ra IMU MEMS (đơn vị đo quán tính)
Gia tốc kế là một cảm biến quán tính, có thể đo gia tốc tuyến tính do trọng lực. Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong phát hiện rung động, điều khiển tư thế, báo động an ninh, ứng dụng tiêu dùng, nhận dạng chuyển động và ghi trạng thái.
Có nhiều loại cảm biến gia tốc, chẳng hạn như cảm biến gia tốc điện trở, cảm biến gia tốc linh hoạt, gia tốc kế từ tính thủy động lực học, gia tốc kế điện dung thạch anh, gia tốc kế MEMS v.v.
Cảm biến gia tốc được chia thành loại vòng hở và vòng kín. Nói chung, cảm biến vòng hở có các chỉ số kỹ thuật thấp hơn và cảm biến vòng kín. Các chỉ số kỹ thuật tương đối cao.
Do đó, chỉ xem xét các chỉ số kỹ thuật, chúng tôi dự định sử dụng cảm biến vòng kín. Sau đây phân tích và so sánh những ưu điểm và nhược điểm về hiệu suất của gia tốc kế từ tính lỏng, gia tốc kế điện dung thạch anh và gia tốc kế MEMS.
1.Gia tốc kế từ tính lỏng
Gia tốc kế từ tính lỏng là một gia tốc kế được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị MWD ban đầu. Nó là một gia tốc kế con lắc dựa trên gia tốc kế con lắc nổi lỏng với điều khiển định tâm từ tính ba chiều. Hệ thống định tâm treo từ tính làm giảm hơn nữa mô-men xoắn nhiễu tác động lên cụm con lắc nổi và làm cho trục đầu ra có hướng rất ổn định và giảm các mô-men xoắn nhiễu ngẫu nhiên khác nhau. Ưu điểm chính của nó là khả năng chống rung, chống va đập và chịu nhiệt độ cao tốt; nhược điểm là cần nhiều thời gian để đạt đến hoạt động bình thường và có đặc tính nhiệt độ kém. Nó phù hợp với tất cả các loại hệ thống dẫn đường quán tính có độ chính xác cao, la bàn nền tảng và vệ tinh, hệ thống điều khiển chuyến bay của tàu vũ trụ.
2. Gia tốc kế điện dung thạch anh
Gia tốc kế điện dung thạch anh là một thiết bị nhạy cảm với gia tốc được phát triển để điều hướng. Dụng cụ sử dụng các đặc tính áp điện của chính tinh thể thạch anh để kích thích chùm cứng như một phần tử cộng hưởng. Vật liệu tinh thể thạch anh có độ ổn định cơ học tốt và loại bỏ hiện tượng trôi thường thấy ở các bộ cộng hưởng kim loại. Ưu điểm của nó là độ chính xác cao, độ ổn định tốt, chịu nhiệt độ cao và đặc tính nhiệt độ tốt; nhưng loại hàng không vũ trụ có khả năng chống va đập kém, vì sau khi thêm chốt giới hạn vào gia tốc dân dụng, khả năng chống rung và chống va đập của nó được cải thiện đáng kể và hiện nay nó cũng là một dụng cụ khoan chọn gia tốc kế được sử dụng.
3. Gia tốc kế MEMS
Gia tốc kế MEMS là một loại gia tốc kế mới được phát triển trong những năm gần đây. Nó sử dụng một chùm rung làm cảm biến gia tốc. Chùm rung được làm bằng vật liệu silicon hoặc tinh thể thạch anh và rung ở tần số cộng hưởng bằng hành động tĩnh điện hoặc áp điện. Chùm hai đầu rung ở chế độ điều khiển rung. Khi lực quán tính được hình thành bởi gia tốc được thêm vào chùm, gia tốc đầu vào sẽ gây ra sự thay đổi của lực căng của chùm rung, sao cho tần số cộng hưởng của chùm rung sẽ thay đổi, tần số cộng hưởng của một chùm rung sẽ tăng và tần số cộng hưởng của chùm rung khác sẽ giảm, thông qua xử lý tín hiệu, tần số vi phân của nó tương ứng với kích thước của gia tốc đầu vào. Do các yếu tố của cấu trúc và quy trình sản xuất, các tính năng nổi bật nhất của nó là kích thước nhỏ, khả năng chống rung, chống va đập và chịu nhiệt độ cao. Nhược điểm là đặc tính nhiệt độ kém.
Gia tốc kế MEMS có thể được sử dụng rộng rãi trong phát hiện rung động, điều khiển tư thế, báo động an ninh, ứng dụng tiêu dùng, nhận dạng chuyển động và ghi trạng thái. Gia tốc kế MEMS được kết hợp với con quay hồi chuyển MEMS và từ kế để tạo ra IMU MEMS (đơn vị đo quán tính)
