Завод по производству гибких кварцевых акселерометров

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

Основные положенияИзделие: кварцевый акселерометр Q-FlexОсновные характеристики:Компоненты: Конструкция маятника из высокочистого кварца с замкнутой системой обратной связи для точных измерений ускорения.Функция: Обеспечивает точные и стабильные данные об ускорении с низким уровнем шума и хорошей долговременной стабильностью, особенно эффективны в режиме замкнутого контура управления.Области применения: Идеально подходит для навигации и управления ориентацией летательных аппаратов, геологической разведки и промышленных условий, требующих точных инерциальных измерений.Метод измерения: Измерение частотной характеристики в замкнутом контуре, обеспечивающее надежную оценку параметров демпфирования и точную работу.Заключение: Акселерометр Q-Flex обеспечивает высокую точность и стабильность, что делает его ценным инструментом для навигации, управления и промышленных измерений.Акселерометр Q-Flex — это инерциальное измерительное устройство, использующее кварцевый маятник для измерения ускорения объекта по его отклонению от положения равновесия под действием инерционной силы. Благодаря низкому температурному коэффициенту высокочистого кварцевого материала и стабильным конструктивным характеристикам, акселерометр Q-Flex обладает высокой точностью измерений, низким уровнем шума, хорошей долговременной стабильностью и широко используется в системах управления ориентацией, навигации и наведения летательных аппаратов, а также в геологоразведке и других промышленных условиях.1. Метод обнаружения для акселерометра Q-FlexКогда система находится в разомкнутом контуре, поскольку она не может создавать момент обратной связи, маятниковый узел подвергается воздействию слабого момента инерции или активного момента гидротрансформатора, кварцевый маятник легко касается железного ярма и возникает явление насыщения, что значительно затрудняет проверку параметров демпфирования в разомкнутом контуре. Поэтому параметры демпфирования измеряются в замкнутом контуре системы.Частотная характеристика замкнутой системы управления отражает изменение амплитуды и фазы выходного сигнала в зависимости от частоты входного сигнала. Частотная характеристика стабилизированной системы совпадает с частотой входного сигнала, а её амплитуда и фаза являются функциями частоты, поэтому амплитудно-фазовая характеристика частотной характеристики может быть использована для определения математической модели системы. Для получения фактических параметров демпфирования акселерометра используется метод измерения частотной характеристики замкнутой системы.В методе измерения частотной характеристики с обратной связью акселерометр фиксируется на горизонтальном вибростоле в «маятниковом» состоянии, так что направление входного ускорения от вибростола совпадает с чувствительной осью акселерометра, и акселерометр располагается горизонтально в «маятниковом» состоянии, что позволяет исключить асимметрию влияния силы тяжести на входное ускорение. Горизонтальное размещение акселерометра в «маятниковом» состоянии исключает влияние силы тяжести на асимметрию входного ускорения.Рис. 1. Частотная характеристика амплитуды замкнутой петли QFA.Путем управления горизонтальным вибростендом на акселерометр Q-Flex подается синусоидальный сигнал ускорения 6 g (g — ускорение свободного падения, 1 g ≈ 9,8 м/с²) с постепенно увеличивающейся частотой от 0 до 600 Гц. Этот сигнал отражает затухание амплитуды и фазовую задержку выходного сигнала акселерометра в пределах расчетного диапазона и полосы пропускания. Акселерометр будет генерировать соответствующий выходной сигнал под действием вибростенда; регистратор с высокой частотой дискретизации, подключенный к обеим сторонам резистора выборки, записывает выходной сигнал акселерометра и строит амплитудно-частотную характеристику, показанную на рисунке 1.В полосе пропускания амплитудно-частотной характеристики акселерометра кварцевый изгибный акселерометр сохраняет хорошую способность к отслеживанию ускорения. С увеличением частоты входного ускорения пик резонанса системы находится на частоте 565 Гц, значение Mr = 32 дБ, частота среза системы составляет 582 Гц, амплитуда системы на этой частоте начинает затухать более чем на 3 дБ. Поскольку известны момент инерции, жесткость и остальные параметры контура сервоуправления акселерометра Q-Flex, амплитудно-частотная характеристика системы используется для определения неизвестного параметра δ. Передаточная функция замкнутой системы задается следующим образом:Уравнение 1Метод наименьших квадратов позволяет оценить параметры модели на основе фактически наблюдаемых данных, а набор данных об амплитуде частоты получается путем генерации внешнего ускорения через горизонтальный вибростенд, которое измеряется с помощью регистратора пера, как показано в таблице 1.Табл. 1. Данные частотной и амплитудной дискретизации QFA.Функция амплитудно-частотной характеристики системы кварцевого изгибного акселерометра с известными параметрами является целевой функцией, а сумма квадратов остатков с неизвестными параметрами устанавливается какУравнение 2Где n — количество выбранных опорных точек. Используя приведенное выше уравнение, выбирается подходящее значение δ таким образом, чтобы D(δ) имело минимальное значение. Желаемый коэффициент демпфирования получается как δ = 7,54 × 10⁻⁴ Н·м·с/рад с помощью метода наименьших квадратов.Создана модель системы с замкнутым контуром управления, коэффициент демпфирования подставлен в модель головки кварцевого изгибного акселерометра, и система смоделирована, после чего построена амплитудно-частотная характеристика системы, как показано на рис. 2, которая наиболее близка к измеренной кривой.Рис. 2. Амплитудно-частотная характеристика и выходные данные параметрического моделирования.В некоторых исследованиях распределение демпфирования пьезоэлектрической пленки на поверхности маятника было определено методом конечных разностей во временной области, и коэффициент демпфирования пьезоэлектрической пленки маятника составил 1,69×10⁻⁴ Н·м·с/рад, что указывает на то, что коэффициент демпфирования, полученный путем идентификации амплитудно-частотной характеристики системы, имеет тот же порядок величины, что и теоретически рассчитанное значение, а погрешность обусловлена ​​демпфированием материала механической конструкции, ошибками монтажа во время установки и испытаний, ошибками входного сигнала вибростенда и другими факторами окружающей среды.2. ЗаключениеКомпания Micro-Magic Inc. производит высокоточные кварцевые акселерометры, такие как AC-5, отличающиеся малой погрешностью и высокой точностью, стабильностью смещения 5 мкг, повторяемостью масштабного коэффициента 50–100 ppm и весом 55 г. Эти устройства могут широко применяться в нефтедобыче, системах измерения микрогравитации и инерциальной навигации. AC5Акселерометр с кварцевым маятником и широким диапазоном измерений (50 г), кварцевый гибкий акселерометр.