角加速度计的作用和应用领域

角加速度是一种可以检测转动的仪器。传统上的角加速度计都利用一个由轴承支承的平衡质量块来产生一个与所加角加速度成比例的力矩。当该质量块受到弹簧的约束时,角位移就是对角加速度的测量。如今,角加速度技术已经取得重要进展,可以制造更加小型、紧凑、坚固、精确的角加速度计,并在多种场合应用。

图5.29所示为一种液体转子角加速度计的结构示意。这种充液角加速度计由力矩器、位置传感器和环形管等结构组成,环形管中的圆片会随着内部惯性流体的运动而产生微小转动。对绕环形管的轴施加一个角加速度,会使环形管加速而其内部的液体构成的惯性质量留下,但圆片会带动液体一起随壳体运动,而圆片也会受到液体的反作用；经过位置感应机构检测该运动,并反馈给力矩器,使力矩器提供液体随壳体一起加速所需的力矩。该力矩的大小与输入角加速度成比例,通过测量力矩器电流即可知道输入角加速度。

图5.29　液体转子角加速度计的结构示意(www.xing528.com)

通过设置合适的电子增益,可以使给定的圆片位移产生全量程的偏转,其他各种参数(如环形管的截面积、直径、感应面积及液体密度等)都可以单独选择,以产生所需的频率响应和灵敏度,因此这类传感器具有很好的灵活性。另外,这种敏感器的一个共同问题是温度变化和热梯度的影响,它们对线加速度会产生非线性响应和非线性灵敏度。环境温度的变化可以用体积补偿器来纠正,但需要进行精心设计和热屏蔽,以免仪表产生热梯度。液体转子角加速度计的典型性能参数指标如表5.11所示。

表5.11　液体转子角加速度计的典型性能参数指标