ПРИЛОЖЕНИЯ

Изучите, как низкое давление в космосе влияет на гибкие кварцевые акселерометры, их характеристики в аэрокосмических приложениях и почему они остаются идеальными для мониторинга микровибраций. При мониторинге микровибраций на орбите космических аппаратов кварцевый гибкий акселерометр, благодаря своей высокой чувствительности и низкому уровню шума, стал идеальным выбором для измерения статических и динамических ускорений. Однако повлияет ли низкое давление в космосе на его работу? В данной статье подробно рассматривается этот ключевой вопрос. Почему низкое давление так важно для акселерометров? Представьте, что космический аппарат находится на низкой околоземной орбите на высоте 500 километров от Земли, в условиях высокого вакуума, составляющего приблизительно от 10⁻⁵ до 10⁻⁶ Па. При этом внутреннее давление кварцевого гибкого акселерометра составляет 1 атмосферу. Какие последствия вызовет эта разница давлений? По мере увеличения времени работы на орбите воздух внутри контейнера будет постепенно выходить наружу, а давление воздуха будет непрерывно снижаться, в конечном итоге достигая равновесия с вакуумной средой космического пространства. В ходе этого процесса средняя длина свободного пробега молекул воздуха будет продолжать увеличиваться и даже превышать 30 мкм. Состояние потока также будет постепенно переходить от вязкого течения к вязкомолекулярному, и, наконец, перейдет в состояние молекулярного течения, когда давление станет ниже 102 Па. Как изменение атмосферного давления влияет на работу датчика? В воздушной среде движение чувствительной диафрагмы кварцевого акселерометра обусловлено эффектом демпфирования мембраны. Однако по мере снижения давления воздуха демпфирование воздуха становится все меньше и меньше. В состоянии молекулярного потока оно практически достигает нуля, остается только электромагнитное демпфирование. Ключевая проблема заключается в следующем: если во время миссии произойдет значительная утечка газа, коэффициент демпфирования мембраны значительно снизится, что изменит характеристики акселерометра и помешает эффективному затуханию рассеянных свободных колебаний. В конечном итоге это может повлиять на масштабный коэффициент и уровень шума датчика, что поставит под угрозу точность измерений. Насколько существенно влияние низкого давления на масштабный коэффициент? Анализ статической калибровки с использованием метода гравитационного наклона показывает: В воздушной среде сила, действующая на компонент маятника, равна mg₀, а выталкивающая сила f_b равна ρVg₀. Электромагнитная сила f равна разности между силой тяжести и выталкивающей силой:[ f = mg_0 - ρVg_0 \] Среди них:Масса маятника m = 8,12 × 10⁻⁴ кгПлотность сухого воздуха ρ = 1,293 кг/м³Объем подвижной части маятникового элемента V = 280 мм³Гравитационное ускорение g₀ = 9,80665 м/с² Расчеты показывают, что отношение силы плавучести к весу самого маятникового компонента составляет приблизительно 0,044%. Это означает, что в вакуумной среде, когда давление воздуха внутри и снаружи достигает равновесия, масштабный коэффициент кварцевого гибкого акселерометра изменяется всего на 0,044%. Эффективность в практических приложенияхТеоретический анализ показывает, что влияние условий низкого давления на масштабный коэффициент датчика составляет менее 0,1%, а влияние на точность измерений незначительно. Особого внимания заслуживает серия кварцевых гибких акселерометров AC-1, специально разработанная для аэрокосмических применений. Среди них модель AC-1A обладает наивысшей точностью и следующими превосходными характеристиками:- Повторяемость при нулевом смещении ≤ 10 мкг- Масштабный коэффициент 1,05 - 1,3 мА/г- Повторяемость масштабного коэффициента ≤ 15 мкг Эти показатели делают их идеально подходящими для мониторинга микровибрационной среды космических аппаратов на орбите, а также для применения в инерциальных навигационных системах с высокими требованиями к точности и системах статического измерения углов. Заключение: Возможность применения в космической отрасли. Комплексный анализ показывает:1. Максимальное влияние вакуумной среды на масштабный коэффициент составляет не более 0,044%.2. Влияние низкого давления на масштабный коэффициент датчика составляет менее 0,1%.3. Влияние на точность измерений можно не учитывать. Таким образом, гибкий кварцевый акселерометр идеально подходит для длительных орбитальных применений. Низкое давление или вакуум оказывают очень незначительное влияние на его масштабный коэффициент и шум. Этот вывод обеспечивает надежную техническую гарантию для мониторинга микровибраций космических аппаратов, а также демонстрирует выдающиеся характеристики гибкого кварцевого акселерометра в экстремальных условиях. АС-1Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.  

Узнайте, как высокотемпературные акселерометры от Micro-Magic обеспечивают точные данные о вибрации и ускорении в экстремальных условиях (от -55°C до +180°C). Идеально подходят для нефтегазовой, аэрокосмической, автомобильной и промышленной отраслей.В таких отраслях, как нефтегазовая, аэрокосмическая и автомобильная промышленность, оборудование часто работает в экстремальных температурных условиях. Как обеспечить получение точных данных о вибрации и ускорении в таких жестких условиях? Высокотемпературный акселерометр — это именно та ключевая технология, которая призвана решить эту задачу. В этой статье мы рассмотрим принципы работы, основные сценарии применения и инновационные решения Micro-Magic в этой области, представив эти «воины промышленных температур».Что такое высокотемпературный акселерометр?Высокотемпературный акселерометр — это датчик, специально разработанный для экстремальных условий, способный поддерживать стабильную работу в диапазоне температур от -55°C до +180°C (например, модель AC-4 от Micro-Magic). По сравнению с традиционными акселерометрами, он использует специальные материалы и конструктивные решения, обеспечивающие точность измерений даже при высоких температурах, сильной вибрации и ударах.В качестве примера можно привести кварцевый акселерометр от Micro-Magic. В нем используется структура из некристаллического кварцевого блока, реагирующая на изменения ускорения посредством изгибающего движения. Такая конструкция обеспечивает три основных преимущества:Стабильность смещения:

«Представлен углубленный анализ методов тестирования смещения (нулевого смещения) и масштабного коэффициента гибких кварцевых акселерометров, включая специализированные методы, такие как четырехточечный тест на качение и двухточечный тест, а также формулу расчета температурной чувствительности. Это применимо к высокоточным приложениям, таким как инерциальная навигация и космические аппараты». Смещение (нулевое смещение) и масштабный коэффициент гибких кварцевых акселерометров напрямую определяют точность измерений и долговременную стабильность акселерометра, особенно в сценариях высокоточных применений, таких как инерциальная навигация и управление ориентацией. Поэтому они являются двумя ключевыми показателями производительности при оценке кварцевых акселерометров. Основное значение смещения (нулевого смещения) заключается в присущей ему системной ошибке акселерометра, которая напрямую приводит к фундаментальному отклонению всех результатов измерений. Например, если нулевое смещение составляет 1 мг, то измеренное значение будет содержать эту ошибку независимо от фактического ускорения. Нулевое смещение также будет дрейфовать под воздействием таких факторов, как время, температура и вибрация (стабильность нулевого смещения). В инерциальных навигационных системах дрейф нуля непрерывно усиливается в результате операций интегрирования, что приводит к накоплению ошибок в положении и скорости. Температурные характеристики кварцевых материалов также могут вызывать изменение нулевого смещения с температурой (температурный коэффициент нулевого смещения), поэтому для подавления этого эффекта в высокоточных приложениях необходимы алгоритмы температурной компенсации. Масштабный коэффициент относится к пропорциональной зависимости между выходным сигналом акселерометра и фактическим входным ускорением. Ошибка масштабного коэффициента может напрямую приводить к пропорциональному искажению результатов измерений. Стабильность масштабного коэффициента напрямую влияет на производительность системы в условиях высокого динамического диапазона или переменной температуры. В операции интегрирования ускорения в инерциальной навигации ошибка масштабного коэффициента будет интегрироваться дважды, что еще больше усиливает ошибку положения. Таким образом, причина, по которой смещение и масштабный коэффициент стали ключевыми показателями производительности гибких кварцевых акселерометров, заключается в том, что они являются как фундаментальными источниками ошибок, так и ключевыми ограничениями для долговременной стабильности. В системных приложениях производительность этих двух параметров напрямую определяет, сможет ли акселерометр соответствовать требованиям высокой точности и высокой надежности, особенно в таких сценариях, как беспилотное вождение, космические аппараты, навигация подводных лодок и т. д., где допустимы ошибки. Онтест на предвзятостьИспытание на масштабный коэффициент может проводиться двумя методами: четырехточечным испытанием на прокатку (положения 0°, 90°, 180°, 270°) или двухточечным испытанием (положения 90°, 270°). Испытание на масштабный коэффициент может проводиться тремя методами: четырехточечный тест на качение (положения 0°, 90°, 180°, 270°), двухточечный тест (положения 90°, 270°) и вибрационный тест. На примере четырехточечного теста на качение в данной статье объясняется, как получить смещение и масштабный коэффициент акселерометра.  1.Методы проверки смещения и масштабирующих коэффициентов: а)Установите акселерометр на специальном испытательном стенде (многозубчатая индексирующая головка).б)Запуск испытательного стендас)Поверните испытательный стенд по часовой стрелке до положения 0°, зафиксируйте его и запишите результаты измерений нескольких комплектов тестируемых изделий в соответствии с заданной частотой дискретизации. В качестве результата измерения примите среднее арифметическое.г)Поверните испытательный стенд по часовой стрелке до положения 90°, зафиксируйте его и запишите результаты измерений нескольких комплектов тестируемых изделий в соответствии с заданной частотой дискретизации. В качестве результата измерения примите среднее арифметическое.е)Поверните испытательный стенд по часовой стрелке в положение 180°, зафиксируйте его и запишите результаты измерений нескольких комплектов тестируемых изделий в соответствии с заданной частотой дискретизации. В качестве результата измерения примите среднее арифметическое.f)Поверните испытательный стенд по часовой стрелке в положение 270°, зафиксируйте его и запишите результаты измерений нескольких комплектов тестируемых изделий в соответствии с заданной частотой дискретизации. В качестве результата измерения примите среднее арифметическое.г)Поверните испытательный стенд по часовой стрелке в положение 360°, затем против часовой стрелки, установив углы поворота 270°, 180°, 90° и 0°. После стабилизации запишите результаты измерений нескольких комплектов тестируемых изделий в соответствии с заданной частотой дискретизации и примите среднее арифметическое значение в качестве результата измерения.час)Рассчитайте смещение и масштабный коэффициент.тестируемого продукта с использованием следующих формул (1) и (2).K0 = -------------------------------------- (1) К1 =-------------------------------------- (2) Где:K0 -------СмещениеK1 -------Масштабный коэффициент        -------Среднее значение показаний прямого и обратного хода в положении 0°        -----Среднее суммарное показание вращения вперед и назад в положении 90°        --- Суммарное среднее значение прямого и обратного вращения в положении 180°        --- Среднее значение показаний для прямого и обратного вращения в положении 270° 2.Метод тестирования температурной чувствительности смещения и температурной чувствительности масштабного коэффициента.а)Запуск испытательного стендаб)Рассчитайте коэффициенты смещения и масштабирования в каждой температурной точке, используя формулы (1) и (2) при комнатной температуре, верхнем пределе рабочей температуры, указанном акселерометром, и нижнем пределе температуры, указанном акселерометром.с)Рассчитайтетемпературная чувствительностьакселерометра с использованием следующих формул (3) и (4):  ---------------------(3)где:---- Смещение температурной чувствительности----Смещение верхнего предела температуры датчика----Погрешность датчика комнатной температуры-----Смещение нижнего предела температуры датчикаВерхний предел температурыКомнатная температураНижний предел температуры   ---------------------(4)Где:----Температурная чувствительность масштабного коэффициента------Масштабный коэффициент----Масштабный коэффициент для верхнего предела температуры датчика----Масштабный коэффициент комнатной температуры датчика-----Масштабный коэффициент для нижнего предела температуры датчикаВерхний предел температурыКомнатная температураНижний предел температурыАС-1Кварцевый гибкий акселерометр AC-4Кварцевый гибкий акселерометр 

Основные положенияКварцевый акселерометрПреимущества: высокая точность, стабильность, широкий диапазон, надежность.Минусы: большой размер, высокая стоимость, большая мощность.Наилучшее применение: Высокоточные приложения (например, в аэрокосмической отрасли)MEMS-акселерометрПреимущества: Компактный, недорогой, маломощный.Минусы: низкая точность, ограниченная дальность.Лучше всего подходит для: бытовой электроники, портативных устройств.ЗаключениеКварц: для высокой точностиMEMS: для экономичных и компактных решений.Выбор между гибким кварцевым акселерометром и акселерометром MEMS зависит от конкретных требований к применению. Вот несколько ключевых факторов, которые следует учитывать: 1. Кварцевый гибкий акселерометрПреимущества:1) Высокая точность и стабильность: кварцевые акселерометры известны своей высокой точностью и долговременной стабильностью, что делает их подходящими для применений, требующих точных измерений в течение длительных периодов времени.2) Широкий динамический диапазон: они могут измерять широкий диапазон ускорений, от очень низких до очень высоких.3) Прочность: Как правило, они отличаются прочностью и могут работать в суровых условиях, включая высокие температуры и сильную вибрацию.4) Низкий уровень шума: Как правило, они имеют низкий уровень шума, что крайне важно для точных измерений. Недостатки: 1) Размеры и вес: Кварцевые акселерометры, как правило, больше и тяжелее по сравнению с MEMS-акселерометрами.2) Стоимость: Обычно они дороже из-за сложного процесса производства и использования высококачественных материалов.3) Энергопотребление: Они, как правило, потребляют больше энергии, что может быть проблемой для устройств, работающих от батарей. 2. MEMS-акселерометрПреимущества:1)      Компактный размер: MEMS-акселерометры малы и легки, что делает их идеальными для применений, где пространство и вес имеют решающее значение, например, в бытовой электронике и портативных устройствах.2)      Низкая стоимость: Как правило, их производство обходится дешевле, что делает их экономически выгодными для крупномасштабного производства.3)      Низкое энергопотребление: MEMS-акселерометры потребляют меньше энергии, что выгодно для устройств с батарейным питанием.4)      Интеграция: Их можно легко интегрировать с другими электронными компонентами на одном чипе, что позволяет создавать многофункциональные устройства. Недостатки:1) Более низкая точность: MEMS-акселерометры могут обладать более низкой точностью и стабильностью по сравнению с кварцевыми акселерометрами, особенно в течение длительных периодов времени.2) Ограниченный динамический диапазон: они могут показывать худшие результаты при измерении очень высоких или очень низких ускорений.3) Чувствительность к окружающей среде: Они могут быть более чувствительны к факторам окружающей среды, таким как температура и вибрация, что может повлиять на их производительность. 3. Вопросы примененияØ  Высокоточные приложения: Если для вашего приложения требуется высокая точность, стабильность и широкий динамический диапазон (например, в аэрокосмической, оборонной отраслях или для сейсмического мониторинга), то кварцевый гибкий акселерометр может быть лучшим выбором.Ø  Потребительская электроника: Для приложений, где критически важны размер, вес, стоимость и энергопотребление (например, смартфоны, носимые устройства, устройства IoT), акселерометр MEMS, вероятно, будет более подходящим вариантом. 4. Сравнение производительностиКомпания Micro-Magic Inc. предлагает серию высокоточных кварцевых акселерометров и серию MEMS-акселерометров. В качестве примеров можно привести кварцевый акселерометр AC-5B и MEMS-акселерометр ACM-300-8. Ниже представлены типичные сравнения параметров: ПараметрыAC-5ACM-300Диапазон измерений±50 g±8 гРазрешение

Ключевые моментыПродукт: Кварцевый гибкий акселерометрКлючевые особенности:Компоненты: Используются высокоточные кварцевые гибкие акселерометры для точных измерений ускорения и наклона.Функция: анализ вибрации помогает определить коэффициенты погрешности датчика, повышая точность измерений и производительность.Применение: Широко используется в мониторинге состояния конструкций, аэрокосмической навигации, автомобильных испытаниях и диагностике промышленного оборудования.Анализ данных: объединяет данные о вибрации с алгоритмами обработки сигналов для оптимизации моделей датчиков и повышения производительности.Вывод: Обеспечивает точные и надежные измерения ускорения, имеет большой потенциал в различных высокоточных отраслях.1.Введение:В области сенсорных технологий акселерометры играют ключевую роль в различных отраслях: от автомобильной до аэрокосмической, от здравоохранения до бытовой электроники. Их способность измерять ускорение и наклон по нескольким осям делает их незаменимыми для самых разных приложений, от мониторинга вибрации до инерциальной навигации. Среди разнообразных типов акселерометров кварцевые гибкие акселерометры выделяются своей точностью и универсальностью. В этой статье мы углубимся в тонкости идентификации кварцевых гибких акселерометров посредством анализа вибрации, исследуем их конструкцию, принципы работы и значение анализа вибрации для оптимизации их работы.2. Важность анализа вибрации:Чтобы акселерометр был идентифицирован, сначала проведите на нем испытания на разнонаправленном вибрационном столе. Получайте богатые необработанные данные с помощью программного обеспечения для сбора данных. Затем, на основе тестовых данных, с одной стороны, объедините общий алгоритм наименьших квадратов, чтобы определить его коэффициенты ошибок высокого порядка, улучшить уравнение модели сигнала, повысить точность измерения датчика и изучить взаимосвязь между высокими порядок коэффициентов погрешности акселерометра и его рабочее состояние.Ищите методы определения его рабочего состояния через коэффициенты ошибок высокого порядка акселерометра. С другой стороны, извлеките его эффективный набор функций, обучите нейронные сети и, наконец, модульно используйте эффективный алгоритм анализа данных с помощью технологии виртуальных инструментов. Разработать прикладное программное обеспечение для определения рабочего состояния кварцевых гибких акселерометров для быстрой и точной идентификации рабочего состояния датчиков. Это поможет персоналу оперативно совершенствовать структуру внутренних цепей, повысить точность измерений акселерометров, повысить выход выпускаемой продукции в процессе обработки и производства.Анализ вибрации служит краеугольным камнем при определении характеристик и оптимизации кварцевых гибких акселерометров. Подвергая эти датчики контролируемым вибрациям на разных частотах и амплитудах, инженеры могут оценить их динамические характеристики отклика, включая чувствительность, линейность и частотный диапазон. Анализ вибрации помогает выявить потенциальные источники ошибок или нелинейности выходных данных акселерометра, что позволяет производителям точно настраивать параметры датчика для повышения производительности и точности.3. Процесс идентификации:Идентификация кварцевых гибких акселерометров посредством анализа вибрации предполагает систематический подход, включающий экспериментальные испытания, анализ данных и проверку. Инженеры обычно проводят вибрационные испытания с использованием калиброванных вибростендов или систем вибровозбуждения, подвергая акселерометры синусоидальным или случайным вибрациям при записи их выходных сигналов. Передовые методы обработки сигналов, такие как анализ Фурье и оценка спектральной плотности, используются для анализа частотной характеристики акселерометров и определения резонансных частот, коэффициентов затухания и других критических параметров. Посредством итеративного тестирования и анализа инженеры совершенствуют модель акселерометра и проверяют ее эффективность на соответствие заданным критериям.4.Приложения и перспективы на будущее:Кварцевые гибкие акселерометры находят применение в самых разных отраслях, включая мониторинг состояния конструкций, аэрокосмическую навигацию, автомобильные испытания и диагностику промышленного оборудования. Их высокая точность, надежность и универсальность делают их незаменимыми инструментами для инженеров и исследователей, стремящихся понять и смягчить воздействие динамических сил и вибраций. Заглядывая в будущее, можно сказать, что продолжающиеся достижения в области сенсорных технологий и алгоритмов обработки сигналов будут способствовать дальнейшему повышению производительности и возможностей кварцевых гибких акселерометров, открывая новые горизонты в анализе вибрации и динамическом измерении движения.В заключение отметим, что идентификация кварцевых гибких акселерометров посредством анализа вибрации представляет собой важнейшую задачу в области сенсорных технологий, позволяющую инженерам раскрыть весь потенциал этих прецизионных инструментов. Понимая принципы работы, проводя тщательный анализ вибрации и улучшая характеристики датчиков, производители и исследователи могут использовать возможности кварцевых акселерометров для множества приложений, начиная от структурного мониторинга и заканчивая передовыми навигационными системами. Поскольку технологические инновации продолжают ускоряться, роль анализа вибрации в оптимизации производительности датчиков будет оставаться первостепенной, что будет способствовать прогрессу в прецизионных измерениях и динамическом измерении движения.5. ЗаключениеMicro-Magic Inc предлагает высокоточные кварцевые гибкие акселерометры, такие как AC1, с небольшой погрешностью и высокой точностью, которые имеют стабильность смещения 5 мкг, повторяемость масштабного коэффициента 15 ~ 50 частей на миллион и вес 80 г и могут быть широко распространены. используется в области бурения нефтяных скважин, систем измерения микрогравитации носителя и инерциальной навигации. АС1Кварцевый гибкий акселерометр уровня навигационного класса с диапазоном измерения 50G, отличная долговременная стабильность и повторяемость  

Ключевые моментыПродукт: Высокотемпературные акселерометрыКлючевые особенности:Компоненты: Разработаны с использованием передовых материалов и технологий, таких как структуры аморфного кварца для повышения стабильности.Функция: предоставление надежных и точных данных в экстремальных условиях, что имеет решающее значение для безопасности и производительности.Области применения: незаменимы в нефтегазовой отрасли (системы MWD), аэрокосмической отрасли (конструкционный мониторинг), автомобильных испытаниях (оценка сбоев и характеристик) и в различных отраслях промышленности.Целостность данных: способность работать при высоких температурах и вибрациях, обеспечивая непрерывную работу и минимальное время простоя.Вывод: высокотемпературные акселерометры жизненно важны для отраслей, работающих в суровых условиях, поскольку они повышают эффективность и безопасность за счет точных измерений.Надежность имеет решающее значение для успеха в сложной нефтегазовой отрасли, где риски часты и могут существенно повлиять на возможности. Надежные и точные данные могут определить, будет ли предприятие успешным или неудачным.Ericco поставляет надежные сенсорные продукты для мирового нефтегазового сектора, доказывая свою исключительную надежность и точность в самых сложных условиях мира.1.Что такое высокотемпературные акселерометры?Высокотемпературные акселерометры предназначены для работы в суровых условиях и предоставления точных данных в таких требовательных отраслях, как аэрокосмическая и нефтегазовая. По сути, их цель — эффективно функционировать в сложных условиях, включая подземные условия и экстремальные температуры.Производители высокотемпературных акселерометров используют специальные технологии, обеспечивающие надежность датчиков в экстремальных условиях. Например, доказано, что кварцевый акселерометр Micro-Magic Inc. для нефти и газа обладает высокой производительностью. В этой модели используется структура из аморфной кварцевой массы, которая реагирует на ускорение за счет изгибающего движения, обеспечивая превосходную стабильность смещения, масштабного коэффициента и выравнивания осей.2.Как используются высокотемпературные акселерометры?Высокотемпературные акселерометры жизненно важны в отраслях, где оборудование должно выдерживать экстремальные условия. Их прочная конструкция и передовые технологии позволяют им надежно работать в суровых условиях, предоставляя важные данные, которые повышают безопасность, эффективность и производительность. Вот более пристальный взгляд на их применение и значение:2.1 Нефтегазовая промышленностьВ нефтегазовой отрасли высокотемпературные акселерометры являются важными компонентами систем измерения во время бурения (MWD). MWD — это метод каротажа скважин, в котором используются датчики внутри бурильной колонны для предоставления данных в реальном времени, управления бурением и оптимизации операций бурения. Эти акселерометры могут выдерживать сильную жару, удары и вибрации, возникающие глубоко под землей. Они помогают, обеспечивая точные измерения.Оптимизация операций бурения: предоставление точных данных об ориентации и положении сверла, что способствует эффективному и точному бурению.Повышение безопасности. Обнаружение вибраций и ударов, которые могут указывать на потенциальные проблемы, позволяет своевременно вмешаться и предотвратить несчастные случаи.Повышение эффективности. Сократите время простоев за счет предоставления непрерывных и надежных данных, которые помогают предотвратить сбои в работе и дорогостоящие простои.Рис.1 Высокотемпературные акселерометры2.2 Аэрокосмическая промышленностьВ аэрокосмической промышленности высокотемпературные акселерометры используются для контроля производительности и структурной целостности самолетов. Они могут выдерживать экстремальные условия полета, включая высокие температуры и сильные вибрации, и имеют решающее значение дляМониторинг состояния конструкции: измеряйте вибрацию и нагрузки на компоненты самолета, гарантируя, что они остаются в безопасных пределах.Производительность двигателя. Мониторинг вибрации в авиационных двигателях для выявления аномалий и предотвращения отказов двигателей.Летные испытания: предоставление точных данных о динамике самолета во время испытательных полетов, что помогает в разработке и совершенствовании конструкции самолетов.2.3 Автомобильные испытанияПри автомобильных испытаниях высокотемпературные акселерометры используются для измерения динамики и целостности конструкции автомобиля в экстремальных условиях. Они особенно полезны для:Краш-тестирование: отслеживайте силы ускорения и замедления во время краш-тестов, чтобы оценить безопасность и ударопрочность автомобиля.Высокопроизводительные испытания: измеряйте вибрацию и нагрузки в высокопроизводительных транспортных средствах, чтобы убедиться, что компоненты выдерживают экстремальные условия вождения.Испытание на долговечность: оцените долговечность автомобильных компонентов, подвергая их длительному воздействию высоких температур и вибраций.2.4 Промышленное применениеПомимо нефтегазовой, аэрокосмической и автомобильной промышленности, высокотемпературные акселерометры также используются в различных других отраслях промышленности, где оборудование работает в экстремальных условиях. К ним относятся:Производство электроэнергии. Контролируйте вибрацию турбин и другого оборудования, чтобы обеспечить оптимальную производительность и предотвратить сбои.Производство: измеряйте вибрацию и напряжения в тяжелом оборудовании для поддержания эффективности и безопасности работы.Робототехника: предоставляет точные данные о движениях и нагрузках, испытываемых роботами, работающими в высокотемпературных средах, например, в сварочных или литейных цехах.3. Высокотемпературные акселерометры Micro-Magic Inc.Micro-Magic Inc преуспела в разработке и производстве высокотемпературных акселерометров, отвечающих строгим требованиям этих отраслей. Мы предлагаем решения, специально разработанные для исследований в области энергетики и других высокотемпературных применений. Эти акселерометры имеют следующие особенности:Аналоговый выход: для легкой интеграции с существующими системами.Варианты монтажа: Квадратные или круглые фланцы для удовлетворения различных требований установки.Диапазон регулировки на месте: возможность настройки в соответствии с конкретными требованиями приложения.Внутренние датчики температуры: для тепловой компенсации, обеспечивающие точные измерения, несмотря на колебания температуры.Более того, кварцевый акселерометр для нефти и газа компании Micro-Magic Inc доказал свою высокую производительность. В этой модели используется структура из аморфной кварцевой массы, которая реагирует на ускорение за счет изгибающего движения, обеспечивая превосходную стабильность смещения, масштабного коэффициента и выравнивания осей.Некоторые высокотемпературные акселерометры также оснащены внешними усилителями для защиты датчика от теплового повреждения.И мы рекомендуем AC1 для нефти и газа, рабочая температура которого составляет -55 ~ +85 ℃, с диапазоном входного сигнала ± 50 г, повторяемость смещения.

Ключевые моментыПродукт: Кварцевый изгибный акселерометрКлючевые особенности:Компоненты: Использована технология кварцевого изгиба, обеспечивающая высокую чувствительность и низкий уровень шума при измерении ускорения.Функция: Подходит для измерения как статического, так и динамического ускорения с минимальным воздействием сред низкого давления.Применение: Идеально подходит для мониторинга микровибрации на орбитах космических аппаратов и применимо в инерциальных навигационных системах.Анализ производительности: демонстрирует незначительные изменения масштабного коэффициента (менее 0,1%) в условиях вакуума, обеспечивая точность и надежность.Вывод: Обеспечивает надежную работу при длительной эксплуатации на орбите, что делает его пригодным для высокоточных требований аэрокосмической отрасли.Кварцевый изгибный акселерометр обладает высокой чувствительностью и низким уровнем шума, что делает его пригодным для измерения как статического, так и динамического ускорения. Его можно использовать в качестве датчика, чувствительного к ускорению, для мониторинга микровибрационной среды на орбитах космических кораблей. В этой статье в основном рассказывается о влиянии среды низкого давления на кварцевый гибкий акселерометр.Чувствительная диафрагма кварцевого акселерометра испытывает эффект мембранного демпфирования при движении в воздушной среде, что потенциально может вызвать изменения в характеристиках датчика (масштабный коэффициент и шум) в средах с низким давлением. Это может повлиять на точность и точность измерения микровибрационного ускорения на орбите. Поэтому необходимо проанализировать этот эффект и предоставить технико-экономическое заключение по долгосрочному использованию кварцевых гибких акселерометров в условиях высокого вакуума.Рис.1 Кварцевые акселерометры на орбитах космических аппаратов1. Анализ демпфирования в условиях низкого давления.Чем дольше кварцевый акселерометр работает на орбите, тем больше утечка воздуха происходит внутри корпуса, что приводит к снижению давления воздуха до тех пор, пока он не достигнет равновесия с окружающей средой космического вакуума. Средний свободный пробег молекул воздуха будет постоянно удлиняться, приближаясь или даже превышая 30 мкм, а состояние воздушного потока будет постепенно переходить от вязкого потока к вязко-молекулярному потоку. Когда давление падает ниже 102 Па, он переходит в состояние молекулярного потока. Воздушное демпфирование становится все меньше и меньше, и в состоянии молекулярного потока воздушное демпфирование практически равно нулю, оставляя только электромагнитное демпфирование для кварцевой гибкой диафрагмы акселерометра.Для кварцевых акселерометров, которым необходимо длительное время работать в условиях низкого давления или вакуума в космосе, при наличии значительной утечки газа в течение требуемого срока службы коэффициент демпфирования мембраны значительно снизится. Это изменит характеристики акселерометра, сделав рассеянные свободные вибрации неэффективными для ослабления. Следовательно, масштабный коэффициент и уровень шума датчика могут измениться, что потенциально влияет на точность и точность измерений. Поэтому необходимо провести технико-экономические испытания работоспособности кварцевых гибких акселерометров в средах низкого давления и сравнить результаты испытаний для оценки степени влияния сред низкого давления на точность измерений кварцевых гибких акселерометров.2.Влияние сред низкого давления на масштабный коэффициент кварцевых изгибных акселерометров.На основании анализа принципов работы и условий применения кварцевых гибких акселерометров известно, что изделие заключено в капсулу с давлением в 1 атмосферу, а среда применения представляет собой вакуумную среду на низкой околоземной орбите (степень вакуума примерно от 10-5 до 10 -6Па) на расстоянии 500км от земли. В кварцевых гибких акселерометрах обычно используется технология герметизации из эпоксидной смолы, при этом скорость утечки обычно гарантированно составляет 1,0×10-4Па·л/с. В вакуумной среде внутренний воздух будет медленно вытекать, при этом давление упадет до 0,1 атмосферы (вязкостно-молекулярный поток) через 30 дней и до 10-5Па (молекулярный поток) через 330 дней.Влияние воздушного демпфирования на кварцевые акселерометры в основном проявляется в двух аспектах: влияние на масштабный коэффициент и влияние на шум. Согласно расчетному анализу влияние воздушного демпфирования на масштабный коэффициент составляет примерно 0,0004 (при падении давления до вакуума воздушное демпфирование отсутствует). Процесс расчета и анализа выглядит следующим образом:Кварцевый акселерометр на изгиб использует метод гравитационного наклона для статической калибровки. В маятниковом узле акселерометра, в среде с воздухом, нормальная сила, действующая на маятниковый узел, равна: mg0, а выталкивающая сила fb равна: ρVg0. Электромагнитная сила, действующая на маятник, равна разнице между силой, которую он испытывает вследствие гравитации, и силой плавучести, выражаемой как:f=mg0-ρVg0Где:m – масса маятника, m=8,12×10–4 кг.ρ – плотность сухого воздуха, ρ=1,293 кг/м³.V – объем подвижной части маятникового узла, V=280 мм³.g0 – ускорение свободного падения, g0=9,80665 м/с².Процент выталкивающей силы к силе гравитации, действующей на сам маятник, составляет:ρВг0/мг0=ρВ/м≈0,044%В условиях вакуума, когда плотность воздуха равна примерно нулю из-за утечки газа, приводящей к уравновешиванию давления внутри и снаружи прибора, изменение масштабного коэффициента кварцевого гибкого акселерометра составляет 0,044%.3. Заключение:Среда низкого давления может повлиять на масштабный коэффициент и шум кварцевого гибкого акселерометра. Путем расчета и анализа показано, что максимальное влияние вакуумной среды на масштабный коэффициент составляет не более 0,044%. Теоретический анализ показывает, что влияние сред низкого давления на масштабный коэффициент датчика составляет менее 0,1% при минимальном влиянии на точность измерений, которым можно пренебречь. Это демонстрирует, что среда низкого давления или вакуума оказывает минимальное влияние на масштабный коэффициент и шум кварцевого акселерометра, что делает его пригодным для длительного использования на орбите.Стоит отметить, что кварцевые гибкие акселерометры серии AC7 разработаны специально для аэрокосмической отрасли. Среди них AC7 имеет самую высокую точность: повторяемость нулевого смещения ≤20 мкг, масштабный коэффициент 1,2 мА/г и повторяемость масштабного коэффициента ≤20 мкг. Он полностью пригоден для мониторинга микровибрационной среды космических аппаратов на орбите. Кроме того, его можно применять в инерциальных навигационных системах и системах измерения статических углов с высокими требованиями к точности. АС-5Кварцевый датчик вибрации акселерометра с низкой погрешностью для Imu Ins  

Ключевые моментыПродукт: Кварцевый акселерометр Q-FlexКлючевые особенности:Компоненты: Маятниковая конструкция из кварца высокой чистоты с замкнутой системой обратной связи для точных измерений ускорения.Функция: Обеспечивает точные и стабильные данные об ускорении, с низким уровнем шума и хорошей долгосрочной стабильностью, особенно эффективно в режиме замкнутого контура.Применение: Идеально подходит для навигации и ориентации самолетов, геологоразведочных работ и промышленных условий, требующих точных инерциальных измерений.Метод измерения: Измерение частотной характеристики с обратной связью, обеспечивающее надежную оценку параметров демпфирования и точную производительность.Вывод: Акселерометр Q-Flex обеспечивает высокую точность и стабильность, что делает его ценным для приложений навигации, управления и промышленных измерений.Акселерометр Q-Flex — это своего рода инерционное измерительное устройство, в котором используется кварцевый маятник для измерения ускорения объекта по характеристике отклонения от положения равновесия под действием силы инерции. Благодаря низкому температурному коэффициенту кварцевого материала высокой чистоты и стабильным структурным характеристикам акселерометр Q-Flex обладает высокой точностью измерения, низким шумом измерения, хорошей долговременной стабильностью и широко используется в системах ориентации, навигации и наведения самолетов. а также геологоразведочные работы и другие промышленные среды.1. Метод обнаружения акселерометра Q-Flex.Когда система является разомкнутой, поскольку система не может создавать момент обратной связи, маятниковый узел подвергается слабому моменту инерции или активному моменту гидротрансформатора, кварцевый маятник легко касается железа ярма и вызывает явление насыщения, что делает его очень сложно проверить параметры демпфирования в разомкнутом контуре, поэтому параметры демпфирования считаются измеренными в состоянии замкнутого контура системы.Частотные характеристики замкнутой системы управления отражают изменение амплитуды и фазы выходного сигнала с частотой входного сигнала. Частотная характеристика стабилизированной системы имеет ту же частоту, что и входной сигнал, а ее амплитуда и фаза являются функциями частоты, поэтому амплитудно-фазовая характеристика частотной характеристики может быть применена для определения математической модели системы. . Для получения реальных параметров демпфирования акселерометра используется метод измерения АЧХ с обратной связью.В методе измерения частотной характеристики с обратной связью акселерометр фиксируется на горизонтальном вибрационном столе в состоянии «маятника», так что направление ввода ускорения вибрационного стола совмещено с чувствительной осью акселерометра, и акселерометр размещается горизонтально в состоянии «маятника», что позволяет устранить асимметрию силы тяжести по входному ускорению. Горизонтальное размещение акселерометра в «состоянии маятника» исключает влияние силы тяжести на асимметрию входного ускорения.Рис.1 Амплитуда замкнутого контура Частотная характеристика qfasУправляя горизонтальным вибратором, на акселерометр Q-Flex подается синусоидальный сигнал ускорения величиной 6 g (g — ускорение свободного падения, 1 g ≈ 9,8 м/с2) с постепенно возрастающей частотой от 0 до 600 Гц. который может отражать затухание амплитуды и фазовую задержку выходного сигнала акселерометра в пределах расчетного диапазона и полосы пропускания акселерометра. Акселерометр будет выдавать соответствующий выходной сигнал под действием встряхивающего стола, регистратор с высокой частотой дискретизации, подключенный к обеим сторонам сопротивления выборки, записывая выходной сигнал акселерометра, и построит амплитудно-частотную характеристическую кривую, показанную на рисунке 1.В полосе пропускания амплитудно-частотной характеристики акселерометра кварцевый акселерометр сохраняет хорошую способность следовать за ускорением, при увеличении входной частоты ускорения пик резонанса системы составляет 565 Гц, пик резонанса составляет Mr = 32 дБ, частота среза системы 582Гц, амплитуда системы на частоте стала давать затухание более 3дБ. Поскольку вращательная инерция, жесткость и остальные параметры контура сервоуправления акселерометра Q-Flex известны, для расчета неизвестного параметра δ используются амплитудно-частотные характеристики системы. Передаточная функция замкнутой системы задается какУравнение 1Метод наименьших квадратов оценивает параметры модели на основе фактических наблюдаемых данных, а набор данных по амплитуде частоты получается путем генерации входного сигнала внешнего ускорения через горизонтальный вибростенд, который измеряется перьевым регистратором, как показано в таблице. 1.Табл.1. Данные выборки частотных амплитуд qfasАмплитудно-частотная характеристика системы кварцевого изгибного акселерометра с известными параметрами является целевой функцией, а остаточная сумма квадратов с неизвестными параметрами определяется какУравнение 2Где n — количество выбранных характерных точек. Используя приведенное выше уравнение, выбирается подходящее значение δ так, чтобы D(δ) имело минимальное значение. Требуемый коэффициент демпфирования получается как δ=7,54×10-4 Н·м·с/рад с использованием метода наименьших квадратов.Создается имитационная модель системы с обратной связью, коэффициент демпфирования заменяется в модель головки кварцевого изгибного акселерометра, и система моделируется, и строится амплитудно-частотная характеристическая кривая системы, как показано на рис. 2. что ближе к измеренной кривой.Рис.2 Амплитуда реальности Частотная характеристика и выходные данные моделирования параметровВ некоторых исследованиях распределение демпфирования пьезоэлектрической пленки на поверхности маятника решено методом конечной разности во временной области, а коэффициент демпфирования пьезоэлектрической пленки маятника составляет 1,69×10-4 Н·м·с/рад, что указывает на то, что коэффициент демпфирования, полученный при идентификации АЧХ системы, имеет тот же порядок величины, что и теоретическое расчетное значение, а погрешность обусловлена демпфированием материала механической конструкции, ошибкой монтажа при монтаже и тестирование, ошибка ввода шейкера и другие факторы окружающей среды. факторы окружающей среды.2. ЗаключениеMicro-Magic Inc поставляет высокоточные кварцевые акселерометры, такие как AC-5, с небольшой погрешностью и высокой точностью, которые имеют стабильность смещения 5 мкг, повторяемость масштабного коэффициента 50 ~ 100 ppm и вес 55 г и могут быть широко распространены. используется в области бурения нефтяных скважин, систем измерения микрогравитации носителя и инерциальной навигации. AC5Большой диапазон измерений, 50 г, кварцевый маятниковый акселерометр, кварцевый гибкий акселерометр 

Ключевые моментыПродукт: Высокоточный МЭМС-акселерометр ACM 1200Функции:Стабильность смещения: 100 мг для надежного смещения в условиях невесомости.Разрешение: 0,3 мг для точных измерений.Диапазон температур: Заводская калибровка от -40°C до +80°C.Область применения: Предназначен для мониторинга наклона гидротехнических сооружений, гражданского строительства и инфраструктуры.Преимущества: Высокая точность (погрешность наклона 0,1°), эффективна в динамичных средах, отвечает таким ключевым критериям, как низкий уровень шума, повторяемость и поперечная чувствительность, повышая долгосрочную надежность и производительность систем измерения наклона.В области MEMS-систем емкостные акселерометры стали краеугольным камнем технологии измерения наклона или наклона. Эти устройства, необходимые для различных промышленных и потребительских применений, сталкиваются с серьезными проблемами, особенно в динамичных средах, где преобладают вибрация и удары. Достижение высокой точности, например точности наклона 0,1°, требует учета ряда технических характеристик и факторов погрешности. В этой статье рассматриваются ключевые критерии и решения для эффективного определения наклона с использованием акселерометров MEMS.1. Ключевые критерии точного определения наклонаСтабильность смещения. Стабильность смещения означает способность акселерометра поддерживать постоянное смещение при нулевой гравитации с течением времени. Высокая стабильность смещения гарантирует, что показания датчика остаются надежными и не дрейфуют, что имеет решающее значение для поддержания точности измерений наклона. Смещение из-за превышения температуры. Изменения температуры могут привести к смещению смещения акселерометра при невесомости. Минимизация этих сдвигов, известная как смещение темпко, необходима для поддержания точности в различных условиях эксплуатации.Низкий уровень шума. Шум в показаниях датчика может существенно повлиять на точность измерений наклона. Малошумящие акселерометры жизненно важны для получения точных и стабильных показаний наклона, особенно в статических условиях.Повторяемость: Повторяемость означает способность датчика выдавать одинаковый выходной сигнал в одинаковых условиях в течение нескольких испытаний. Высокая повторяемость обеспечивает стабильную работу, что имеет решающее значение для надежного определения наклона.Исправление вибрации. В динамичных условиях вибрация может исказить данные о наклоне. Эффективное устранение вибрации сводит к минимуму влияние этих помех, позволяя проводить точные измерения наклона, даже когда датчик подвергается внешним вибрациям.Межосевая чувствительность: этот параметр измеряет, насколько на выходной сигнал датчика влияют ускорения, перпендикулярные оси измерения. Низкая поперечная чувствительность необходима для обеспечения точной реакции акселерометра на наклон только вдоль заданной оси.2. Проблемы в динамичной средеДинамические среды создают серьезные проблемы для акселерометров MEMS в приложениях измерения наклона. Вибрация и удары могут привести к ошибкам, которые искажают данные о наклоне, что приводит к значительным неточностям измерений. Например, достижение 1° более осуществимо. Понимание характеристик датчика и условий окружающей среды приложения имеет решающее значение для оптимизации точности измерения наклона.3. Источники ошибок и стратегии их устранения.Несколько источников ошибок могут повлиять на точность акселерометров MEMS при измерении наклона: Точность и сдвиг смещения при нулевой гравитации. Ошибки смещения при нулевой гравитации могут возникать из-за пайки, выравнивания корпуса печатной платы и изменений температуры. Калибровка после сборки может уменьшить эти ошибки.Точность чувствительности и Tempco: Для обеспечения точных показаний необходимо свести к минимуму изменения чувствительности из-за изменений температуры.Нелинейность. Нелинейные отклики могут исказить результаты измерений, и их необходимо корректировать посредством калибровки.Гистерезис и долговременная стабильность. Гистерезис и стабильность в течение всего срока службы датчика могут повлиять на точность. Эти проблемы часто решаются посредством высококачественного производства и проектирования.Влажность и изгиб печатной платы. Факторы окружающей среды, такие как влажность и механические напряжения в результате изгиба печатной платы, могут привести к дополнительным ошибкам. Для смягчения этих последствий необходимы обслуживание на месте и контроль окружающей среды.Например, высокоточный МЭМС-акселерометр ACM 1200 специально разработан для измерения угла наклона. Он имеет стабильность смещения 100 мг и разрешение 0,3 мг. Заводская калибровка характеризует всю сигнальную цепь датчика на предмет чувствительности и смещения в заданном диапазоне температур (обычно от –40°C до +80°C), обеспечивая высокую точность и надежность при установка. Он подходит для долгосрочной установки в гидротехнических сооружениях, таких как бетонные, панельные и земляно-каменные плотины, а также в гражданских и промышленных зданиях, дорогах, мостах, туннелях, земляных полотнах и фундаментах гражданского строительства. Это облегчает измерение изменений наклона и позволяет автоматически собирать данные измерений.4. ЗаключениеЕмкостные акселерометры MEMS играют решающую роль в достижении точного измерения наклона, но они должны решать различные проблемы, особенно в динамичных средах. Ключевые критерии, такие как стабильность смещения, смещение по температуре, низкий уровень шума, повторяемость, устранение вибрации и поперечная чувствительность, играют решающую роль в обеспечении точных измерений. Устранение источников ошибок посредством калибровки и использование интегрированных решений, таких как iSensors, может значительно повысить производительность и надежность систем измерения наклона. По мере развития технологий эти датчики будут продолжать развиваться, предлагая еще большую точность и надежность для широкого спектра применений. АКМ1200Высокоэффективный промышленный тип датчика акселерометра Mems на заводе