Question

重力感应器

Answer 1

　　利用重力传感器水平测量仪可使测量精度达到0.002 弧度，还可通过预先编程、多 个传感器测量平台不同方向，一次性得出平台与基准面之间的面夹角及面夹角的方向。这种 测量方法极大的方便了平台平面的调整。文中详述了利用重力传感器测量水平度的原理，并 以舰艇纵横摇对平台水平度测量的影响为例来阐述测量方法。
　　概述
　　现代装备对一些特定系统所在平台的水平度精度要求较高，精确测量各平台的水平度
　　也就显得至关重要[1]。传统的检查与规正是利用光学象限仪进行平台水平度的检测，由人工
　　读数完成，检测方法繁琐、读数困难、精度难以保证，而且光学象限仪只有在多次多方位测
　　量后方能综合给出倾斜平台的倾斜角度[2]，这对检测平台或实时控制水平的场合是一个致命
　　弱点。
　　2应用
　　重力感应器是由苹果公司率先开发的一种设备，它将其运用在了iphone和ipod-nano4上面。说的简单点就是，你本来把手机拿在手里是竖着的，你将它转90度，横过来，它的页面就跟随你的重心自动反应过来，也就是说页面也转了90度，极具人性化。
　　3原理
　　科学实验证明，一般存储器在不通电的时候，抗震性有1000G，而通电工作之后，抗震性不足200G，非常轻微的磕碰都有可能造成磁盘坏道。因此，只有有效确保工作状态下的产品安全，才能最终确保其中的数据资料安全。 “重力感应技术”，利用重力加速度原理，一旦侦测到意外，能在摔落的瞬间将磁头撤至安全停泊区，可使移动存储器安全性能提升500%以上，达到甚至超越无电状态下的抗震水平，从根本上确保了处于工作状态下的移动存储器的抗震性能，从而保证了在任何状态下的数据信息安全。
　　倾角
　　首先建立各个坐标系，① 水平坐标系（X、Y、Z）②参考平台坐标系（X1、Y1、Z1）：OY1Z1w
　　为平台面，在舰艇静止时处于水平状态，当存在舰艇摇摆时，与水平面存在ψ 、θ 的夹角，
　　水平坐标系经先纵摇ψ 角，后横摇θ 角得到。○3 平台坐标系（X2、Y2、Z2）：两个相互正交
　　的传感器轴线确定的被测平台平面及其垂线确定的坐标系，和参考平台坐标系存在r ψ 、r
　　θ
　　的夹角，参考平台坐标系经先纵摇r ψ 角 ，后横摇r
　　θ 得到。平台参考系的Y2 轴和参考平台
　　坐标系的Y1 轴相对于水平面的夹角之差为平台与参考平台水平度的纵向倾角y ψ ；平台参考
　　系的X2 轴和参考平台坐标系的X1 轴相对于水平面的夹角之差为平台与参考平台水平度的横
　　向倾角y θ 。图3 标出参考平台坐标系（X1、Y1、Z1）、水平坐标系（X、Y、Z）和平台坐标系
　　（X2、Y2、Z2）的相互关系。
　　测角
　　重力传感器是将运动或重力转换为电信号的传感器，主要用于倾斜角、惯性力、冲击及
　　震动等参数的测量[3]。在测量平台倾斜角时，将重力传感器垂直放置于在所测平台上，重力
　　传感器的敏感轴应与倾斜平台的轴向一致，在水平状态下应与水平面平行，如图1 所示，其
　　中α 为平台沿某一方向的倾斜角。重力传感器的质量块由于受到重力加速度g 在倾斜方向
　　上的分量α α α g : g = g sin 的作用产生偏移，使重力传感器的输出电压发生变化。若重力
　　传感器在水平状态下的输出为0 V ，倾角为α 时的输出为α V ，且在1g 加速度作用下的输出
　　为V ，则有：
　　0 V =V / g ×sinα ×1g +V α
　　即：
　　α = arcsin[(Vα −V0 ) /V ]
　　利用上式可以方便求得平面某一方向上的倾斜角。如果将两个重力传感器正交放置在平台中
　　心，如图2 所示，则平台在x 方向上倾斜角x α 和平台在y 方向上倾斜角y α 为：
　　x arcsin[V( x V) /V] α = − ， arcsin[(V V ) /V ] y y α = −
　　根据这两个方向上的倾斜角可以确定出平台的横向倾角和纵向倾角。
　　4分析
　　假定舰艇纵、横摇角度在±2°范围内，舰艇坐坞时一般满足这一条件，平台和参考平
　　台之间的纵横摇误差角r ψ 、r
　　θ 均为20″时，利用Matlab软件进行仿真计算，见图4、图5。
　　结果显示：平台纵摇角ψ 对y ψ 的影响较大，误差随着ψ 的增大而增大，而横摇角θ 对其影
　　响可忽略不计，当r ψ 为±2°时， y ψ 最大误差15″；平台横摇角θ 对x θ 具有明显的影响，
　　当r ψ 、r
　　θ 为±2°时， x θ 最大误差达到15″。由此可看出，这种测量仪的精度很高，操作
　　简便。
　　r ψ
　　x θ
　　5防盗
　　压电陶瓷片，当敲打挤压表面时，能产生一个微小的电压，汽车防盗器上的震动感应器就是用这个原理做的，为了增加灵敏度，还在陶瓷片上焊一截弹簧，上有一个小锤，受到振动时，小锤摆动，引起陶瓷片表面振动，产生微小的电压通过导线输出，经放大给比较器，大于设定的电位时，输出一个正电位给防盗器，防盗芯片相应的门打开，输出一个变量电压给驱动级，驱动级直接驱动继电器吸合，报警喇叭得电工作发出报警声。 压电陶瓷片靠汽车电瓶供电，不能报警时应检查电瓶线是否被烧断或被小偷破坏。