第三章-2 惯性量的测量

1、线加速度传感器n加速度计用来测量飞机运动的加速度并输出加速度信号。线加速度传感器角加速度传感器角加速度信号可以通过速率陀螺仪与微分电路得到。装在飞机质心处感受和测量飞机的法向加速度、纵向加速度和侧向加速度。线加速度传感器n简单式线加速度传感器电刷位移=敏感质量块位移-壳体位移得到相应传递函数：式中：线加速度传感器n简单式线加速度传感器当稳态时：上式表明，当飞机做等加速度运动时，敏感质量块惯性力 与弹簧力 大小相等，方向相反，从而使质量块处于平衡位置x。输出电压：得到：线加速度传感器的输出电压正比于飞机线加速度计，相位差180单位加速度所产生的相对位移量定义为线加速度传感器的分辨率：可见，线加速

2、度的分辨率反比于其固有频率的平方，即弹簧刚度越小，质量块的质量越大，线加速度传感器的分辨率就越高。线加速度传感器n简单式线加速度传感器优点：构造简单，价格低缺点：电刷与电位计的摩擦力较大，线性特性差，灵敏度低为解决上述问题，用力矩系统代替弹簧，增加浮子式阻尼器n浮子摆式加速度传感器线加速度传感器n浮子摆式加速度传感器浮子摆组合件，力矩器，信号传感器放大器，密封壳体浮子摆组合件-单摆，浮筒，信 号传感器转子和 力矩器转子与简单线加速度传感器相同单摆相当于活动质量块线加速度传感器n浮子摆式加速度传感器根据力矩平衡，得到加速度计传感器输出的电压为：n挠性摆式力矩反馈加速度传感器当具有加速度a时，摆组

3、件质量m产生惯性力，并对挠性轴产生惯性力矩M=mla。力矩M使摆组件绕输出轴转动，角位移传感器将该角度位移转换为电信号，并放大调解为直流信号输出。力矩器线圈输入电流，产生电磁力产生恢复力矩线加速度传感器n挠性摆式力矩反馈加速度传感器输出电流与输入加速度成正比。优点：高精度，高可靠性作为主要的导航级加速度计，在惯性领域得到广泛的应用。陀螺仪精确测量飞行器的姿态角、航向角和角速度。以经典力学为基础的陀螺仪-刚体转子陀螺仪、流体转子陀螺仪和振 动陀螺仪以非经典力学为基础的陀螺仪-激光陀螺仪，光导纤维陀螺仪，压电 晶体陀螺仪，粒子陀螺仪和核子共振陀螺仪高速旋转的物体即为陀螺，为测量运动物体的角位移或角

4、速度，用支架把高速旋转的转子支撑起来即构成陀螺仪-刚体转子陀螺仪。核心：绕自转轴高速旋转的刚体转子。自转轴相对于基座有一个或者两个转动自由度：二自由度陀螺单自由度陀螺陀螺仪n基本结构和组成内环和外环组成的框架装置叫做万向支架。自转轴和内环轴相互垂直且相交，内环轴和外环轴相互垂直且相交。三轴相交于一点 -万向交点。对于自转轴，仅具有绕内环轴和外环轴两个轴的转动自由度。陀螺仪n特性1）进动性二自由度陀螺仪受外力矩作用时，若外力矩绕内环轴作用，则陀螺仪绕外环轴转动。若外力矩绕外环轴作用，则陀螺仪绕内环轴转动。陀螺仪n特性陀螺仪的转动方向与外力矩的作用方向相垂直的特性，称为陀螺仪的进动性。-二自由度陀

5、螺的基本特性陀螺进动角速度的方向取决于角动量的方向和外力矩的方向。从角动量L沿最短的路径握向外力矩M的右手旋进方向即为进动角速度的方向。陀螺仪n特性进动角速度的大小，取决于角动量的大小和外力矩的大小。当角动量为一定值时，进动角速度与外力矩成正比；当外力矩为一定值时，进动角速度与角动量成反比。2）陀螺力矩陀螺仪n特性陀螺仪n特性3）定轴性陀螺仪n特性地球北极处陀螺仪的表观运动地球赤道处陀螺仪的表观运动陀螺仪n特性任意纬度陀螺仪的表观运动陀螺仪n特性单自由度陀螺具有感受绕其输入轴转动的特性。陀螺仪n工作原理框架式角速度陀螺x/L轴：内环轴，信号输出轴z轴：转子轴y轴：测量轴陀螺仪n工作原理框架式角速度陀螺原理： 单自由度陀螺仪输出转角与输入角速度成比例。陀螺仪n单自由度陀螺的应用1）角速度的测量2）稳定陀螺平台的敏感元件陀螺仪n二自由度陀螺的应用测量原理：陀螺仪n二自由度陀螺的应用陀螺仪n二自由度陀螺的应用课后习题n