廊坊市航新仪器仪表有限公司

石英加速度计主要由表头、激振电路和测频电路等组成。其中表头由阻尼板、金属摆、力敏感石英梁组成。具有量程大、精度高、抗过载性强、体积小、功耗低、价格廉等特点。石英加速度计主要分为石英挠性加速度计和石英振梁加速度计耐高温石英加速度计，都属于精度比较高加速度计。 国内的石英振梁加速度计一般都还处于研制阶段；石英挠性加速度计是比较成熟的产品，在惯性系统中有广泛的应用，精度比较高，石英挠性加速度传感器一般为单轴力矩反馈式加速度计，通过检测质量来检测外界的加速度信号，再经伺服电路解调、放大，后输出电流信号正比于加速度信号。挠性加速度计产品广泛用于航空航天导航系统、石油钻井测斜或地质勘探捷联系统。

石英挠性加速度计是构成捷联式惯性导航系统的核心敏感元件之一，其精度直接影响到导航系统的姿态、速度和定 位精度石英加速度计厂家。石英挠性加速度计的精度除受到制造工艺、内部结构等自身的性能影响外，还与所处的环境条件有关。其中环 境温度的影响尤为突出，当环境温度在-40～+60变化时其漂移误差将达到 210 -4 。一种常用的解决方案是给加速度计增加温度控制系统，使其工作在一个相对恒定的温度环境中，以抵抗外界温度变化带来的影响。而温控系 统的主要不足是温度稳定时间长、功耗大，因此不能满足那些要求快速启动、低功耗捷联式导航系统的应用需求挠性加速度计。而加 速度计温度补偿是一种软件补偿的方法，该方法首先通过一定的测试方法建立加速度计输出随温度变化的模型，然后再 根据所测定的加速度计温度利用软件对加速度计输出进行修正，从而提高加速度计的测量精度。

挠性加速度计由于采用了石英挠性支承，且采用无应力的化学蚀刻工艺加工，因此挠性支承有较小的弹性迟滞，检测摆与挠性支承由整篇熔融石英材料制造，差动电容传感器动极板用真空镀膜工艺镀覆在摆片上，差动电容传感器定极板由力矩器的端面构成，为使差动电容传感器具有较大的传递系数，定动极板间的间距很小，这一很小的间距构成摆的空气压膜阻尼，大大改善了加速度计承受冲击的能力，音圈式永磁力矩器是高分辨力的力矩器，且采用推挽配置，线性度很高，保证加速度计具有较小的非线性，挠性加速度计伺服电路采用混合集成工艺制造，体积小，结构上可与加速度计表头构成一体，使伺服电路与差动电容传感器之间的线路连接极短，因此，线路分布电容小，抗干扰能力强，工作可靠。

加速度计可配置成后台监视加速度或运动，同时微处理器可以处理其它任务或进入低功耗的睡眠模式。当加速度计检测到一个中断信号时，微处理器将会从睡眠模式唤醒，检查是否需要处理这个中断请求。它是一种惯性传感器，能够测量物体的加速力，能够及时分析物体运动状态，通过微电子机械系统测量出物体的运动状态及轨迹。挠性加速度计一种惯性仪表，特别是一种高g值的大量程石英挠性加速度计。挠性加速度计作为我国飞行器普遍装配使用的惯性传感器件，其性能直接影响到各种运载体的运动精度，如飞机在长期飞行过程中的姿态准确性，舰船航向、航迹及有效避碰的精度控制，航天器长期沿预定轨道运动的轨道控制等。

石英振梁是振梁加速度计的核心器件，作为力频转换器件，其早期主要用于测力传感器。常用的结构有单梁和双梁两种，如图7所示。振梁设计涉及晶片切型、振动频率、振动模态、激励电极、寄生振动抑制、工艺可行性等方面。晶体刻蚀可采用干法、湿法或干湿法结合等加工方式，石英晶体的各向异性会使振梁在刻蚀过程中出现侧棱，侧棱会对梁的振动稳定性及仪表精度带来一定影响。通过优化刻蚀工艺参数，能够减小侧棱结构，保证梁结构的微纳加工精度。 挠性支撑的作用是将输入加速度的变化转换成振梁受力的变化，进而产生输出频率的变化，一般采用强度极限大、疲劳强度高、无磁、加工工艺性好的弹性合金、石英等材料。挠性支撑的设计结合工艺加工可采用平桥式或圆弧式，作为石英振梁加速度计的关键零件，挠性接头加工的厚度、刚度及对称性直接影响着仪表的精度水平。 挠性支撑两种结构形式3.3 驱动电路 驱动电路是和石英振梁相匹配，以实现振梁在谐振频率点处的振动。驱动电路频率跟随振梁固有频率，且随加速度改变而变化。振梁的输出信号被缓冲以便输出信号与数字元件相匹配，从而能够用数字计数器检测并进行系统级的数据处理。 3.4 装配及封装 精密装配是石英振梁加速度计实现及可靠性的保证，涉及对准、低应力联接、应力隔离释放等技术。仪表应实现气密封裝，内腔气压的选取一方面要保证仪表具有一定的压膜阻尼，另一方面要考虑提高振梁振动Q值、降低气体阻尼和振梁等效电阻。

挠性加速度计特点:

1． 小型混合伺服电路

2． 用无晶伺向石英制成完全弹性的测震悬置

3. 无轴尖和宝石眼，故无轴承摩擦

4. 无静摩擦，因而无机械阀

5. 在恶劣环境下，可长期工作，性能不变

6． 偏值小、偏值稳定性高

7． 稳定的输出电压标度因数

8． 有自检测能力

9． 抗冲击强度高

石英振梁加速度计的工作原理石英振梁加速度计敏感结构沿袭了传统加速度计摆式检测质量的设计理念，挠性支撑结构使得检测质量只能绕一个与输入轴垂直的方向进行转动，降低了仪表的交叉耦合误差。采用振梁推挽结构和频率差模输出，降低了仪表的零偏和二阶非线性，提高了仪表的标度因数。该结构的设计能大大降低温度、非惯性应力等共模误差影响，从而提升了仪表的精度。 石英振梁加速度计相比于摆式积分陀螺加速度计、摆式加速度计而言，零件数更少，功耗更低。敏感结构除了两根谐振梁纳米级的微弱振动外，没有其他的机械磨损部件，也使其具有更长的平均失效时间和更高的可靠性。而线加速度计能够装置在运动物体内直接丈量其加速度，进而得到速度和方位，其丈量精度高，动态功能好，远比空速度计、里程计好得多。因而，线加速度计用于惯性导航制导系统是其主要的使用之一。