Taller de acelerómetro flexible de cuarzo.

Puntos claveProducto: Acelerómetro de flexión de cuarzoCaracterísticas clave:Componentes: Emplea tecnología de flexión de cuarzo para una alta sensibilidad y bajo ruido al medir la aceleración.Función: Adecuado para mediciones de aceleración tanto estáticas como dinámicas, con un impacto mínimo en entornos de baja presión.Aplicaciones: Ideal para monitorear microvibraciones en órbitas de naves espaciales y aplicable en sistemas de navegación inercial.Análisis de rendimiento: demuestra cambios insignificantes en el factor de escala (menos del 0,1 %) en condiciones de vacío, lo que garantiza precisión y confiabilidad.Conclusión: Ofrece un rendimiento sólido para aplicaciones en órbita a largo plazo, lo que lo hace adecuado para requisitos aeroespaciales de alta precisión.El acelerómetro de flexión de cuarzo tiene las características de alta sensibilidad y bajo ruido, lo que lo hace adecuado para medir la aceleración tanto estática como dinámica. Puede utilizarse como sensor sensible a la aceleración para monitorear entornos de microvibración en órbitas de naves espaciales. Este artículo presenta principalmente el efecto del entorno de baja presión en el acelerómetro flexible de cuarzo.El sensible diafragma del acelerómetro de cuarzo experimenta efectos de amortiguación de la membrana cuando está en movimiento en el ambiente del aire, lo que potencialmente podría causar cambios en el rendimiento del sensor (factor de escala y ruido) en ambientes de baja presión. Esto podría afectar la exactitud y precisión de la medición de la aceleración de las microvibraciones en órbita. Por lo tanto, es necesario analizar este efecto y proporcionar una conclusión del análisis de viabilidad para el uso a largo plazo de acelerómetros flexibles de cuarzo en entornos de alto vacío.Fig.1 Acelerómetros de cuarzo en órbitas de naves espaciales1.Análisis de amortiguación en ambientes de baja presión.Cuanto más tiempo opera el acelerómetro de flexión de cuarzo en órbita, más fugas de aire se producen dentro del paquete, lo que resulta en una menor presión de aire hasta que alcanza el equilibrio con el entorno de vacío espacial. El camino libre promedio de las moléculas de aire se alargará continuamente, acercándose o incluso superando los 30 μm, y el estado del flujo de aire pasará gradualmente de un flujo viscoso a un flujo molecular viscoso. Cuando la presión cae por debajo de 102 Pa, entra en estado de flujo molecular. La amortiguación del aire se vuelve cada vez más pequeña y, en el estado de flujo molecular, la amortiguación del aire es casi nula, dejando solo la amortiguación electromagnética para el diafragma flexible del acelerómetro de cuarzo.Para los acelerómetros de flexión de cuarzo que necesitan funcionar durante mucho tiempo en entornos de vacío o baja presión en el espacio, si hay una fuga de gas significativa durante la vida útil requerida de la misión, el coeficiente de amortiguación de la membrana disminuirá significativamente. Esto cambiará las características del acelerómetro, haciendo que las vibraciones libres dispersas sean ineficaces en la atenuación. En consecuencia, el factor de escala y el nivel de ruido del sensor pueden cambiar, lo que podría afectar la exactitud y precisión de la medición. Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de viabilidad sobre el rendimiento de los acelerómetros flexibles de cuarzo en entornos de baja presión y comparar los resultados de las pruebas para evaluar el alcance del impacto de los entornos de baja presión en la precisión de las mediciones de los acelerómetros flexibles de cuarzo.2.Impacto de los entornos de baja presión en el factor de escala de los acelerómetros de flexión de cuarzo.Según el análisis de los principios de funcionamiento y los entornos de aplicación de los productos de acelerómetro flexible de cuarzo, se sabe que el producto está encapsulado con 1 atmósfera de presión y el entorno de aplicación es un entorno de vacío de órbita terrestre baja (grado de vacío de aproximadamente 10-5 a 10). -6Pa) a una distancia de 500 km del suelo. Los acelerómetros flexibles de cuarzo suelen utilizar tecnología de sellado de resina epoxi, con una tasa de fuga generalmente garantizada de 1,0×10-4Pa·L/s. En un entorno de vacío, el aire interno se escapará lentamente, y la presión caerá a 0,1 atmósferas (flujo molecular viscoso) después de 30 días y a 10-5 Pa (flujo molecular) después de 330 días.El impacto de la amortiguación del aire en los acelerómetros de flexión de cuarzo se manifiesta principalmente en dos aspectos: el impacto en el factor de escala y el impacto en el ruido. Según el análisis de diseño, el impacto de la amortiguación del aire en el factor de escala es aproximadamente 0,0004 (cuando la presión cae al vacío, no hay amortiguación del aire). El proceso de cálculo y análisis es el siguiente:El acelerómetro de flexión de cuarzo utiliza el método de inclinación por gravedad para la calibración estática. En el conjunto del péndulo del acelerómetro, en un ambiente con aire, la fuerza normal sobre el conjunto del péndulo es: mg0, y la fuerza de flotación fb es: ρVg0. La fuerza electromagnética sobre el péndulo es igual a la diferencia entre la fuerza que experimenta debido a la gravedad y la fuerza de flotación, expresada como:f=mg0-ρVg0Dónde:m es la masa del péndulo, m=8,12×10−4 kg.ρ es la densidad del aire seco, ρ=1,293 kg/m³.V es el volumen de la parte móvil del conjunto pendular, V=280 mm³.g0 es la aceleración gravitacional, g0=9,80665 m/s².El porcentaje de la fuerza de flotación respecto de la fuerza gravitacional sobre el propio conjunto del péndulo es:ρVg0/mg0=ρV/m≈0,044%En un ambiente de vacío, cuando la densidad del aire es aproximadamente cero debido a una fuga de gas que hace que la presión dentro y fuera del instrumento se equilibre, el cambio en el factor de escala del acelerómetro flexible de cuarzo es del 0,044 %.3.Conclusión:Los entornos de baja presión pueden afectar el factor de escala y el ruido del acelerómetro flexible de cuarzo. Mediante cálculos y análisis, se demuestra que el impacto máximo del entorno de vacío en el factor de escala no es superior al 0,044%. El análisis teórico indica que la influencia de los entornos de baja presión en el factor de escala del sensor es inferior al 0,1%, con un impacto mínimo en la precisión de la medición, que puede despreciarse. Esto demuestra que los entornos de baja presión o vacío tienen efectos mínimos sobre el factor de escala y el ruido del acelerómetro de flexión de cuarzo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en órbita a largo plazo.Vale la pena señalar que los acelerómetros flexibles de cuarzo de la serie AC7 están diseñados específicamente para aplicaciones aeroespaciales. Entre ellos, el AC7 tiene la precisión más alta, con una repetibilidad de polarización cero ≤20 μg, un factor de escala de 1,2 mA/g y una repetibilidad del factor de escala ≤20 μg. Es totalmente adecuado para monitorear entornos de microvibración de naves espaciales en órbita. Además, se puede aplicar a sistemas de navegación inercial y sistemas estáticos de medición de ángulos con requisitos de alta precisión. AC-5Sensor de vibración de cuarzo acelerómetro de error de baja desviación para Imu Ins  

Puntos claveProducto: Acelerómetro flexible de cuarzoCaracterísticas clave:Componentes: Utiliza acelerómetros flexibles de cuarzo de alta precisión para mediciones precisas de aceleración e inclinación.Función: El análisis de vibraciones ayuda a identificar los coeficientes de error del sensor, mejorando la precisión y el rendimiento de la medición.Aplicaciones: Ampliamente utilizado en monitoreo de salud estructural, navegación aeroespacial, pruebas automotrices y diagnóstico de maquinaria industrial.Análisis de datos: combina datos de vibración con algoritmos de procesamiento de señales para optimizar los modelos de sensores y mejorar el rendimiento.Conclusión: Ofrece mediciones de aceleración precisas y confiables, con un gran potencial en diversas industrias de alta precisión.1.Introducción:En el ámbito de la tecnología de sensores, los acelerómetros desempeñan un papel fundamental en diversas industrias, desde la automoción hasta la aeroespacial, desde la atención sanitaria hasta la electrónica de consumo. Su capacidad para medir la aceleración y la inclinación en múltiples ejes los hace indispensables para aplicaciones que van desde el monitoreo de vibraciones hasta la navegación inercial. Entre los diversos tipos de acelerómetros, los acelerómetros flexibles de cuarzo destacan por su precisión y versatilidad. En este artículo, profundizamos en las complejidades de identificar acelerómetros flexibles de cuarzo mediante análisis de vibraciones, explorando su diseño, principios de funcionamiento y la importancia del análisis de vibraciones para optimizar su rendimiento.2.Importancia del análisis de vibraciones:Para identificar el acelerómetro, primero, realice pruebas en una mesa de vibración multidireccional. Obtenga datos sin procesar enriquecidos a través del software de adquisición de datos. Luego, con base en los datos de la prueba, por un lado, combine el algoritmo general de mínimos cuadrados para identificar sus coeficientes de error de alto orden, mejorar su ecuación del modelo de señal, mejorar la precisión de la medición del sensor y explorar la relación entre los altos- Coeficientes de error de orden del acelerómetro y su estado de funcionamiento.Buscar métodos para identificar su estado operativo a través de los coeficientes de error de alto orden del acelerómetro. Por otro lado, extraiga su conjunto de características efectivas, entrene redes neuronales y finalmente modularice el algoritmo de análisis de datos efectivo a través de tecnología de instrumentos virtuales. Desarrollar software de aplicación para identificar el estado operativo de acelerómetros flexibles de cuarzo para lograr una identificación rápida y precisa del estado operativo del sensor. Esto ayudará al personal a mejorar rápidamente las estructuras de los circuitos internos, mejorar la precisión de las mediciones de los acelerómetros y mejorar el rendimiento de los productos fabricados durante el proceso de procesamiento y fabricación.El análisis de vibraciones sirve como piedra angular en la caracterización y optimización de acelerómetros flexibles de cuarzo. Al someter estos sensores a vibraciones controladas en diferentes frecuencias y amplitudes, los ingenieros pueden evaluar sus características de respuesta dinámica, incluida la sensibilidad, la linealidad y el rango de frecuencia. El análisis de vibraciones ayuda a identificar posibles fuentes de error o no linealidad en la salida del acelerómetro, lo que permite a los fabricantes ajustar los parámetros del sensor para mejorar el rendimiento y la precisión.3.Proceso de Identificación:La identificación de acelerómetros flexibles de cuarzo mediante análisis de vibraciones implica un enfoque sistemático que abarca pruebas experimentales, análisis de datos y validación. Los ingenieros suelen realizar pruebas de vibración utilizando agitadores calibrados o sistemas de excitación de vibración, exponiendo los acelerómetros a vibraciones sinusoidales o aleatorias mientras registran sus señales de salida. Se emplean técnicas avanzadas de procesamiento de señales, como el análisis de Fourier y la estimación de la densidad espectral, para analizar la respuesta de frecuencia de los acelerómetros e identificar frecuencias de resonancia, relaciones de amortiguación y otros parámetros críticos. Mediante pruebas y análisis iterativos, los ingenieros perfeccionan el modelo del acelerómetro y validan su rendimiento según criterios específicos.4.Aplicaciones y perspectivas de futuro:Los acelerómetros flexibles de cuarzo encuentran aplicaciones en una amplia gama de industrias, incluida la monitorización del estado estructural, la navegación aeroespacial, las pruebas automotrices y el diagnóstico de maquinaria industrial. Su alta precisión, robustez y versatilidad los convierten en herramientas indispensables para ingenieros e investigadores que se esfuerzan por comprender y mitigar los efectos de las fuerzas dinámicas y las vibraciones. De cara al futuro, los avances continuos en la tecnología de sensores y los algoritmos de procesamiento de señales están preparados para mejorar aún más el rendimiento y las capacidades de los acelerómetros flexibles de cuarzo, desbloqueando nuevas fronteras en el análisis de vibraciones y la detección dinámica de movimiento.En conclusión, la identificación de acelerómetros flexibles de cuarzo mediante análisis de vibraciones representa un esfuerzo crítico en la tecnología de sensores, que permite a los ingenieros desbloquear todo el potencial de estos instrumentos de precisión. Al comprender los principios de funcionamiento, realizar análisis exhaustivos de vibraciones y perfeccionar el rendimiento de los sensores, los fabricantes e investigadores pueden aprovechar las capacidades de los acelerómetros de cuarzo para una gran variedad de aplicaciones, que van desde el monitoreo estructural hasta los sistemas de navegación avanzados. A medida que la innovación tecnológica continúa acelerándose, el papel del análisis de vibraciones en la optimización del rendimiento del sensor seguirá siendo primordial, impulsando avances en la medición de precisión y la detección dinámica de movimiento.5.ConclusiónMicro-Magic Inc proporciona acelerómetros flexibles de cuarzo de alta precisión, como AC1, con pequeño error y alta precisión, que tienen una estabilidad de polarización de 5 μg, una repetibilidad del factor de escala de 15 ~ 50 ppm y un peso de 80 gy pueden ser ampliamente utilizado en los campos de la perforación petrolera, el sistema de medición de microgravedad del portador y la navegación inercial. AC1Acelerómetro flexible de cuarzo de nivel de clase de navegación con rango de medición 50G Excelente estabilidad y repetibilidad a largo plazo  

"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