[科普中國]-線加速度

線加速度是描述剛體線速度的大小和方向?qū)r間變化率的物理量，單位是米每二次方秒。相關(guān)概念有平均線加速度和瞬時線加速度：平均線加速度是指轉(zhuǎn)動剛體從某一瞬時開始的線速度變化與相應(yīng)時間間隔的比值稱為平均線加速度；瞬時線加速度是指當物體發(fā)生加速的時間間隔趨近于0時的線加速度。1

簡介質(zhì)點(或物體上各點)作曲線運動時所具有的加速度。例如當一質(zhì)點繞另一點轉(zhuǎn)動或一物體繞某軸轉(zhuǎn)動時，質(zhì)點的加速度或物體上各點的加速度往往稱為“線加速度”，以區(qū)別于質(zhì)點或物體的角加速度。2

線加速度的測量線加速度用加速度傳感器來進行測定。加速度傳感器根據(jù)其轉(zhuǎn)換器的形式有應(yīng)變片式、差動變壓器式和壓電式等。

1、應(yīng)變片式加速度傳感器

應(yīng)變片式加速度傳感器的工作原理見圖1，它的彈性元件為懸臂梁，在梁的端部有一質(zhì)量塊m。當構(gòu)件以加速度a運動時，彈性元件受慣性力Q=ma的作用而產(chǎn)生彈性變形，其變形與加速度a成正比。測出懸臂梁的應(yīng)變就可測得加速度a的大小。3

2、差動變壓器式加速度傳感器

如圖2，差動變壓器的外殼、線圈等與彈簧片組成組件固定在被測件上。當被測件以加速度a運動時，鐵芯的慣性力作用在彈簧片上而產(chǎn)生位移變形，即鐵芯相對于線圈有位移，則差動變壓器有輸出，其輸出與鐵芯位移即加速度a成正比。3

3、壓電式加速度傳感器

它是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)而制成的。如圖3，當構(gòu)件以加速度a運動時，質(zhì)量塊m就以慣性力Q=ma作用在壓電晶片上。晶片由于壓電效應(yīng)在其兩端就產(chǎn)生電荷q，其電荷q與加速度成正比，即q=Sa，S為傳感器的電荷靈敏系數(shù)。壓電式加速度傳感器的輸出q或e，通過電荷或電壓放大器放大，然后由示波器記錄。壓電式加速度傳感器，由于壓電元件低頻特性差，故不適于測量恒定或緩變的加速度，但對快變的過程卻很適用，故常用來測量振動加速度。3

實際應(yīng)用線加速度傳感器

加速度傳感器是用來測量運動體運動的加速度并輸出加速度信號的裝置?？罩羞\動體運動包括質(zhì)心的線運動和繞載體三軸的角運動，因此，加速度傳感器也分為線加速度傳感器和角加速度傳感器。多數(shù)空中運動體的角加速度信號是通過速率陀螺儀與微分電路得到的，這里以空中運動體飛機或?qū)棡槔榻B線加速度傳感器。4

線加速度傳感器用來測量飛機質(zhì)心的線加速度。傳感器的敏感軸處于機體軸的三個軸向，可感受和測量飛機三個軸向的線加速度。若敏感軸與機體坐標軸系中的z軸重合，線加速度傳感器測量飛機法向加速度；若敏感軸與x或y軸重合，則分別測量飛機的縱向加速度ax和側(cè)向加速度ay。顯然，這三種傳感器的組成、工作原理和傳遞函數(shù)都相同，只是測量范圍不同。線加速度傳感器也可代替迎角或側(cè)滑角傳感器，近似測量飛機的迎角或側(cè)滑角。4

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

于仁業(yè) - 高級工程師 - 中航工業(yè)哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責任公司