завод по производству кварцевых гибких акселерометров

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 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  

"An in-depth analysis of the testing methods for the bias (zero bias) and scale factor of quartz flexible accelerometers is provided, including specialized techniques such as four-point rolling test and two-point test, as well as the calculation formula for temperature sensitivity. This is applicable to high-precision applications such as inertial navigation and spacecraft."   The bias (zero bias) and scale factor of quartz flexible accelerometers directly determine the measurement accuracy and long-term stability of the accelerometer, especially in high-precision application scenarios such as inertial navigation and attitude control. Therefore, they are two key performance indicators for evaluating quartz accelerometers.   The core significance of bias (zero bias) lies in its inherent system error of the accelerometer, which directly leads to the fundamental deviation of all measurement results. For example, if the zero bias is 1 mg, the measured value will add this error regardless of the actual acceleration. Zero bias will also drift with factors such as time, temperature, and vibration (zero bias stability). In inertial navigation systems, zero drift is continuously amplified through integration operations, resulting in cumulative errors in position and velocity. The temperature characteristics of quartz materials can also cause zero bias to change with temperature (zero bias temperature coefficient), so temperature compensation algorithms are needed to suppress this effect in high-precision applications. Scale factor refers to the proportional relationship between the output signal of an accelerometer and the actual input acceleration. The error in scale factor can directly lead to proportional distortion of the measurement results. The stability of scale factor directly affects system performance in high dynamic range or variable temperature environments. In the acceleration integration operation of inertial navigation, the scale factor error will be integrated twice, further amplifying the position error.   Therefore, the reason why bias and scale factor have become key performance indicators of quartz flexible accelerometers is that they are both fundamental error sources and key constraints on long-term stability. In system level applications, the performance of these two directly determines whether the accelerometer can meet the requirements of high precision and high reliability, especially in scenarios such as unmanned driving, spacecraft, submarine navigation, etc. where there is zero tolerance for errors   The bias test can be conducted through two methods: four point rolling test (0°，90°，180°，270°positions) or two-point test (90°，270°positions). The scale factor test can be conducted through three methods: four point rolling test (0°，90°，180°，270°positions), two-point test (90°，270°positions), and vibration test. Taking the four-point rolling test method as an example, this article explains how to obtain the bias and scale factor of an acceleration sensor.     1. Testing methods for bias and scaling factors:   a) Install the accelerometer on a specific test bench (multi tooth indexing head). b) Start the test bench c) Rotate the test bench clockwise to the 0°position, stabilize it, and record the output of multiple sets of tested products according to the specified sampling frequency. Take the arithmetic mean as the measurement result; d) Rotate the test bench clockwise to the 90°position, stabilize it, and record the output of multiple sets of tested products according to the specified sampling frequency. Take the arithmetic mean as the measurement result; e) Rotate the test bench clockwise to the 180°position, stabilize it, and record the output of multiple sets of tested products according to the specified sampling frequency. Take the arithmetic mean as the measurement result; f) Rotate the test bench clockwise to the 270°position, stabilize it, and record the output of multiple sets of tested products according to the specified sampling frequency. Take the arithmetic mean as the measurement result; g) Rotate the test bench clockwise to the 360°position, then counterclockwise to make the rotation angles at 270°, 180°, 90°, and 0°positions. After stabilization, record the output of multiple sets of tested products according to the specified sampling frequency, and take the arithmetic mean as the measurement result. h) Calculate the bias and scaling factor of the tested product using the following formula (1) and (2). K0 =    -------------------------------------- (1)   K1 =   -------------------------------------- (2)        Where:         K0 -------Bias         K1 -------Scale factor         -------The total average of forward and reverse readings at 0°position         -----The total average reading of forward and reverse rotation at 90°position         --- The total average reading of forward and reverse rotation at180° position         --- The total average of readings for forward and reverse rotation at 270°position   2. Test method for bias temperature sensitivity and scale factor temperature sensitivity a) Start the test bench b) Calculate the bias and scaling factors at each temperature point using the formulas (1) and formulas (2) at room temperature, the upper limit operating temperature specified by the accelerometer, and the lower limit temperature specified by the accelerometer. c) Calculate the temperature sensitivity of the accelerometer using the following formula (3) and (4):      ---------------------(3) where： ---- Bias temperature sensitivity ----Bias of upper limit temperature of sensor ----Bias of sensor room temperature -----Bias of the lower limit temperature of the sensor ------Upper limit temperature ------Room temperature -------Lower limit temperature        ---------------------(4) Where: ----Scale factor temperature sensitivity ------Scale factor ----Scale factor for the upper limit temperature of the sensor ----Scale factor of sensor room temperature -----Scale factor for the lower limit temperature of the sensor ------Upper limit temperature ------Room temperature -------Lower limit temperature AC-1 Quartz Flexible Accelerometer   AC-4 Quartz Flexible Accelerometer