線加速度

線加速度是描述剛體線速度的大小和方向對時間變化率的物理量，單位是米每二次方秒。相關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動剛體從某一瞬時開始的線速度變化與相應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生加速的時間間隔趨近於0時的線加速度。

基本介紹

• 中文名：線加速度
• 外文名：Linear acceleration
• 定義：描述剛體線速度對時間變化率的量
• 學科：機械原理
• 單位：米每二次方秒
• 相關概念：平均線加速度和瞬時線加速度

簡介

質點(或物體上各點)作曲線運動時所具有的加速度。例如當一質點繞另一點轉動或一物體繞某軸轉動時，質點的加速度或物體上各點的加速度往往稱為“線加速度”，以區別於質點或物體的角加速度。

線加速度的測量

線加速度用加速度感測器來進行測定。加速度感測器根據其轉換器的形式有應變片式、差動變壓器式和壓電式等。

圖1

1、應變片式加速度感測器

應變片式加速度感測器的工作原理見圖1，它的彈性元件為懸臂樑，在梁的端部有一質量塊m。當構件以加速度a運動時，彈性元件受慣性力Q=ma的作用而產生彈性變形，其變形與加速度a成正比。測出懸臂樑的應變就可測得加速度a的大小。

2、差動變壓器式加速度感測器

圖2

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生位移變形，即鐵芯相對於線圈有位移，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、壓電式加速度感測器

它是利用壓電晶體的壓電效應而製成的。如圖3，當構件以加速度a運動時，質量塊m就以慣性力Q=ma作用在壓電晶片上。晶片由於壓電效應在其兩端就產生電荷q，其電荷q與加速度成正比，即q=Sa，S為感測器的電荷靈敏係數。壓電式加速度感測器的輸出q或e，通過電荷或電壓放大器放大，然後由示波器記錄。壓電式加速度感測器，由於壓電元件低頻特性差，故不適於測量恆定或緩變的加速度，但對快變的過程卻很適用，故常用來測量振動加速度。

圖3

實際套用

線加速度感測器

加速度感測器是用來測量運動體運動的加速度並輸出加速度信號的裝置。空中運動體運動包括質心的線運動和繞載體三軸的角運動，因此，加速度感測器也分為線加速度感測器和角加速度感測器。多數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，這裡以空中運動體飛機或飛彈為例介紹線加速度感測器。

線加速度感測器用來測量飛機質心的線加速度。感測器的敏感軸處於機體軸的三個軸向，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，線加速度感測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a_x和側向加速度a_y。顯然，這三種感測器的組成、工作原理和傳遞函式都相同，只是測量範圍不同。線加速度感測器也可代替迎角或側滑角感測器，近似測量飛機的迎角或側滑角。