ФорумПрограммированиеПыхнуть хотите?Готовые решения → Analysis of Temperature Characteristics of Quartz Flexible Accelerometer

Analysis of Temperature Characteristics of Quartz Flexible Accelerometer

  • AlishaBridges

    Сообщения: 30 Репутация: N Группа: Кто попало

    Spritz 27 февраля 2024 г. 0:57

    Анализ температурных характеристик кварцевого гибкого акселерометра

    Кварцевый гибкий акселерометр относится к акселерометру с маятниковой структурой баланса сил, и его показатели производительности могут соответствовать требованиям большинства рабочих сред. Поэтому он имеет широкий спектр применения в таких областях, как аэрокосмическая, оборонная и военная промышленность.

    Однако, поскольку он является одним из основных компонентов инерциальной навигационной системы (гироскоп и акселерометр), его характеристики (особенно точность работы) часто напрямую влияют на то, сможет ли вся система работать нормально. Следовательно, изучение методов повышения точности измерений акселерометров стало важнейшим аспектом исследований в области инерциальных технологий.

    Рис.1 Механическая структурная схема кварцевого гибкого акселерометра
    Рис.1 Механическая структурная схема кварцевого гибкого акселерометра
    Точность измерений акселерометров связана не только с их собственными конструктивными схемами, техническими процессами и материалами изготовления, но и с рабочей средой, в которой они находятся, особенно с рабочей температурой.

    Изменение температуры рабочей среды может вызвать тепловое расширение и сжатие компонентов, а также изменение физических параметров материалов, что в первую очередь отражается на их масштабном коэффициенте и нулевом смещении. Это стало важным аспектом, ограничивающим производительность акселерометров в текущем процессе разработки.

    Поэтому необходимо качественно проанализировать влияние температуры рабочей среды на работу акселерометров, а затем изучить методы повышения точности выходных данных акселерометров на основе этого анализа.

    1. Анализ температурных характеристик кварцевого гибкого акселерометра.

    Результаты соответствующих исследований показывают, что температура оказывает два основных влияния на рабочую точность кварцевых гибких акселерометров:

    1.1 Изменение магнитного поля

    Некоторые внутренние магнитные поля акселерометров претерпевают незначительные изменения в зависимости от температуры внешней рабочей среды, что приводит к неточным масштабным коэффициентам акселерометров. В то же время может также произойти дрейф нуля, и даже собственные параметры системы, такие как коэффициент демпфирования и модуль упругости, также могут слегка дрейфовать с температурой.

    1.2 Текущее изменение

    Катушка крутящего момента во время работы генерирует ток обратной связи, вызывая повышение температуры катушки из-за теплового эффекта тока. Это изменение температуры катушки, в свою очередь, сделает распределение температуры внутри корпуса счетчика неравномерным, что приведет к изменениям параметров магнитного материала, что в конечном итоге отразится на масштабном коэффициенте.

    Кроме того, с ростом температуры увеличивается и площадь катушки, что приводит к увеличению магнитного потока, окружающего катушку, т. е. к увеличению нелинейной погрешности. Наконец, опорный рычаг также может подвергнуться деформации, что приведет к повторному дрейфу датчика сигнала, а между тем изменение длины рычага или момента инерции также вызовет отклонение первоначального значения эффекта маятника, что приведет к серьезному дрейфу. в масштабном коэффициенте.

    Таким образом, изменения температуры будут влиять на параметры внутреннего магнитного поля и структуру сердечника кварцевых гибких акселерометров, что в конечном итоге проявляется в дрейфе масштабных коэффициентов и нулевых смещениях акселерометров, тем самым вызывая ошибки вывода.

    Рис.2 Распределение выходной ошибки акселерометра из-за изменения температуры
    2. Решение проблемы влияния температуры на кварцевый гибкий акселерометр.

    В настоящее время в практическом проектировании для снижения влияния температуры рабочей среды на кварцевый гибкий акселерометр обычно применяют следующие методы совершенствования:

    2.1 Существенный аспект

    Рассмотрите возможность использования материалов, нечувствительных к температуре с точки зрения материала, и улучшите тепловую конструкцию инерционных устройств, чтобы снизить чувствительность всей системы к температуре. Например, использование компонентов с отрицательными температурными коэффициентами для компенсации или компенсации изменений материалов с положительным температурным коэффициентом в акселерометрах.

    2.2 Математическая модель компенсации

    Качественно и количественно проанализировать температурные характеристики инерционных устройств для создания математической компенсационной модели, отвечающей определенным требованиям точности. На основе результатов математических расчетов с помощью программных алгоритмов может быть выполнена компенсация отклонений, вызванных изменением температуры, в реальном времени.

    2.3 Улучшение рабочей среды акселерометра

    Улучшение рабочей среды акселерометров для минимизации колебаний температуры во время работы, например, использование аппаратных структур с постоянной температурой для работы в среде с постоянной температурой.

    Рис.3 Структурная схема системы контроля температуры кварцевого акселерометра

    Первый метод улучшения в основном направлен на улучшение с точки зрения материалов и конструкции конструкции. Целью исследования является фундаментальное выявление причин температурного дрейфа акселерометра и соответствующие решения. В настоящее время многие исследователи и технические специалисты провели соответствующие исследования по этому вопросу.

    Второй метод улучшения рассматривает и совершенствует с точки зрения алгоритмов программного обеспечения. Он создает относительно сложную модель математической компенсации температуры посредством качественного и количественного анализа экспериментальных данных для выполнения компенсации в реальном времени ошибок, вызванных изменениями температуры. На современном этапе многие эксперты и ученые также обсуждают и исследуют эти вопросы.

    В акселерометре ER-QA-03C используется датчик температуры, и на его основе операторы могут компенсировать отклонения и масштабные коэффициенты для снижения влияния температурных факторов.

    Рис.4 Малогабаритный кварцевый акселерометр для аэрокосмической отрасли
    Рис.4 Кварцевый акселерометр ER-QA-03C для аэрокосмической отрасли
    Последний метод улучшения контролирует изменения температуры через внешние аппаратные структуры, главным образом, чтобы заставить акселерометры работать в замкнутой среде с постоянной температурой, чтобы изолировать влияние внешних неопределенных условий.

    По сравнению с первыми двумя методами, которые имеют такие недостатки, как сложная конструкция, длительный цикл и высокая стоимость, третий метод аппаратного контроля температуры не только имеет низкую стоимость и простоту реализации, но также обладает высокой универсальностью при сохранении высокой точности, поэтому он был широко используется в инженерной практике в стране и за рубежом.

    1. Резюме

    В данной статье анализируется влияние температуры на кварцевые гибкие акселерометры и соответствующие решения. Изменения температуры в основном влияют на параметры внутреннего магнитного поля и ток акселерометров, приводя к дрейфу масштабных коэффициентов и нулевым смещениям, тем самым вызывая ошибки вывода. Для решения этой проблемы предлагаются такие решения, как улучшение материалов, математические модели компенсации и улучшение рабочей среды.

    В частности, упомянутый ранее ER-QA-03C имеет размеры Ф18,2х23 мм с масштабным коэффициентом 1,0±0,2 мА/г. Повторяемость смещения нулевой точки серии ER-QA-03C1 составляет ≤15 мкг, а повторяемость масштабного коэффициента составляет ≤15 ppm. Помимо аэрокосмических приложений, его также можно использовать для измерения статического и динамического ускорения.

    Буду признателен, если вы обнаружите, что эта статья вам очень помогла. Прочтите следующие статьи и продукты, чтобы получить дополнительную информацию о кварцевом гибком акселерометре.

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы написать комментарий!