[科普中国]-线加速度

线加速度是描述刚体线速度的大小和方向对时间变化率的物理量，单位是米每二次方秒。相关概念有平均线加速度和瞬时线加速度：平均线加速度是指转动刚体从某一瞬时开始的线速度变化与相应时间间隔的比值称为平均线加速度；瞬时线加速度是指当物体发生加速的时间间隔趋近于0时的线加速度。1

简介质点(或物体上各点)作曲线运动时所具有的加速度。例如当一质点绕另一点转动或一物体绕某轴转动时，质点的加速度或物体上各点的加速度往往称为“线加速度”，以区别于质点或物体的角加速度。2

线加速度的测量线加速度用加速度传感器来进行测定。加速度传感器根据其转换器的形式有应变片式、差动变压器式和压电式等。

1、应变片式加速度传感器

应变片式加速度传感器的工作原理见图1，它的弹性元件为悬臂梁，在梁的端部有一质量块m。当构件以加速度a运动时，弹性元件受惯性力Q=ma的作用而产生弹性变形，其变形与加速度a成正比。测出悬臂梁的应变就可测得加速度a的大小。3

2、差动变压器式加速度传感器

如图2，差动变压器的外壳、线圈等与弹簧片组成组件固定在被测件上。当被测件以加速度a运动时，铁芯的惯性力作用在弹簧片上而产生位移变形，即铁芯相对于线圈有位移，则差动变压器有输出，其输出与铁芯位移即加速度a成正比。3

3、压电式加速度传感器

它是利用压电晶体的压电效应而制成的。如图3，当构件以加速度a运动时，质量块m就以惯性力Q=ma作用在压电晶片上。晶片由于压电效应在其两端就产生电荷q，其电荷q与加速度成正比，即q=Sa，S为传感器的电荷灵敏系数。压电式加速度传感器的输出q或e，通过电荷或电压放大器放大，然后由示波器记录。压电式加速度传感器，由于压电元件低频特性差，故不适于测量恒定或缓变的加速度，但对快变的过程却很适用，故常用来测量振动加速度。3

实际应用线加速度传感器

加速度传感器是用来测量运动体运动的加速度并输出加速度信号的装置。空中运动体运动包括质心的线运动和绕载体三轴的角运动，因此，加速度传感器也分为线加速度传感器和角加速度传感器。多数空中运动体的角加速度信号是通过速率陀螺仪与微分电路得到的，这里以空中运动体飞机或导弹为例介绍线加速度传感器。4

线加速度传感器用来测量飞机质心的线加速度。传感器的敏感轴处于机体轴的三个轴向，可感受和测量飞机三个轴向的线加速度。若敏感轴与机体坐标轴系中的z轴重合，线加速度传感器测量飞机法向加速度；若敏感轴与x或y轴重合，则分别测量飞机的纵向加速度ax和侧向加速度ay。显然，这三种传感器的组成、工作原理和传递函数都相同，只是测量范围不同。线加速度传感器也可代替迎角或侧滑角传感器，近似测量飞机的迎角或侧滑角。4

本词条内容贡献者为:

于仁业 - 高级工程师 - 中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司