三向加速度傳感器是航天背后的英雄

   隨著“天舟”發(fā)射任務(wù)的順利完成，重要部件石英撓性加速度計(jì)的“功勞簿”上又增添了濃墨重彩的一筆，三向加速度傳感器準(zhǔn)確對(duì)接提供了重要技術(shù)保證。從“神舟一號(hào)”到“神舟七號(hào)”，石英撓性加速度計(jì)成功為飛船返回艙提供了準(zhǔn)確的測(cè)量；以汽車為例，它可以應(yīng)用在汽車碰撞試驗(yàn)、汽車安全氣囊（Airbag）、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛系統(tǒng)等。從“神舟八號(hào)”到“神舟十一號(hào)”，作為石英撓性加速度計(jì)組合的核心器件，石英撓性加速度計(jì)身兼數(shù)職，為交會(huì)對(duì)接提供速度增量測(cè)量、為飛船姿態(tài)控制提供微重力測(cè)量、為飛船返回艙提供速度測(cè)量等；在已經(jīng)完成的嫦娥3號(hào)飛行任務(wù)和即將開展的嫦娥5號(hào)飛行任務(wù)中，它都是不可或缺的重要產(chǎn)品，以其穩(wěn)定的表現(xiàn)提供精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。石英撓性加速度計(jì)是一種通過敏感石英擺片相對(duì)位置變化來檢測(cè)加速度的精密慣性傳感器，石英撓性加速度計(jì)按其應(yīng)用分為：船用，航空航天用，車載等。主要有：QA-3000，QA-2000，INN-202，INN-203，INN-204等。廊坊市航新儀器儀表有限公司石英撓性加速度計(jì)已經(jīng)形成了系列化產(chǎn)品，三向加速度傳感器產(chǎn)品類型從航天器微重力測(cè)量用的的μg級(jí)GJN-06A-I加速度計(jì)，到石油鉆井用低成本、抗惡劣環(huán)境型GJN-06K加速度計(jì)，多達(dá)十幾種，廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、軍械、石油、巖土工程等諸多領(lǐng)域，為各類系統(tǒng)的導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制、調(diào)平、監(jiān)測(cè)等提供信號(hào)。

重力儀是測(cè)定重力加速度的儀器，更準(zhǔn)確的稱呼應(yīng)為重力加速度儀。重力儀主要由重力傳感器、姿態(tài)測(cè)量傳感器、航天器差分定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理軟件等組成，其中重力傳感器采用國產(chǎn)石英撓性加速度計(jì)、姿態(tài)測(cè)量傳感器采用國產(chǎn)光學(xué)陀螺。重力儀具有精度高、體積小、重量輕、無人值守等優(yōu)點(diǎn)。ｂ）電磁力矩器（由磁鋼、上力矩器、下力矩器和粘接在石英擺片上的力矩器線圈組成）。光纖陀螺連續(xù)測(cè)斜儀是一種先進(jìn)的井身參數(shù)連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，產(chǎn)品采用了高品質(zhì)石英撓性加速度計(jì)和光纖陀螺儀，可在三維空間對(duì)井身軌跡進(jìn)行連續(xù)、準(zhǔn)確測(cè)量，并可實(shí)現(xiàn)理想的數(shù)據(jù)處理，與國內(nèi)傳統(tǒng)測(cè)斜儀相比具有壽命更長、可靠性更高、效率更快的特點(diǎn)，是集、耐高溫、抗磁場(chǎng)干擾、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)于一身的石油井下測(cè)控儀器，被廣泛應(yīng)用于油田、油井的定向測(cè)量，開窗側(cè)鉆過程中的方位測(cè)量和老油井的軌跡復(fù)測(cè)，為鉆井施工、修井作業(yè)和分析地層變化提供了可靠數(shù)據(jù)。三向加速度傳感器在導(dǎo)航、石油測(cè)井等場(chǎng)合應(yīng)用十分廣泛，其伺服電路有兩種形式，一種是裸芯片粘接在陶瓷基片上的混合厚膜集成電路，即HIC；另一種是塑封微電路焊接在PCB上實(shí)現(xiàn)的模塊化電路。

石英撓性加速度計(jì)是一種力平衡式傳感器，它將輸入加速度轉(zhuǎn)換成其撓性擺片的微小位移，并用反饋力加以平衡。三向加速度傳感器一般為單軸力矩反饋式加速度計(jì)，通過檢測(cè)質(zhì)量來檢測(cè)外界的加速度信號(hào)，再經(jīng)伺服電路解調(diào)、放大，在輸出電流信號(hào)正比于加速度信號(hào)。三向加速度傳感器產(chǎn)品廣泛用于航空航天導(dǎo)航系統(tǒng)、石油鉆井測(cè)斜或地質(zhì)勘探捷聯(lián)系統(tǒng)。試驗(yàn)器每分每秒所發(fā)生的加速度變化，加速度計(jì)組件都了如指掌，從而使GNC系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確量測(cè)飛行器的速度和位移，把握行蹤。其主要由差動(dòng)電容傳感器、檢測(cè)質(zhì)量擺組件、電磁力矩器、電子放大器幾個(gè)大的部分組成。石英撓性加速度計(jì)還具有低噪聲的優(yōu)勢(shì)，也就是說輸出的信號(hào)中干擾因素比較少，這將有助于系統(tǒng)更加快捷準(zhǔn)確地提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

揭秘嫦娥四號(hào)、玉兔二號(hào)關(guān)鍵技術(shù)

銀河系非常壯觀，深邃的空間非常廣闊。 “嫦娥”這個(gè)詞體現(xiàn)了中國人民數(shù)千年來對(duì)月球探索的渴望。 1月11日，4號(hào)著陸器和玉兔2號(hào)月球車正常工作，并發(fā)回了彼此清晰的圖像。第4號(hào)任務(wù)取得圓滿成功，中國的月球探測(cè)項(xiàng)目“五戰(zhàn)五C”。在漫長的月球旅程中，4號(hào)飛機(jī)必須經(jīng)歷飛行軌道的許多加速變換才能終到達(dá)月球。由航天科技股份有限公司開發(fā)生產(chǎn)的加速度計(jì)全程護(hù)航，順利完成4號(hào)變速控制，確保月球著陸任務(wù)順利完成。為“嫦娥四號(hào)”石英撓性加速度計(jì)，分別用于在地月轉(zhuǎn)移變軌控制、環(huán)月軌道保持控制和動(dòng)力下降三大階段測(cè)量整器飛行的加速度，從而控制整器的速度變化，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的變軌控制和平穩(wěn)、準(zhǔn)確的著陸控制。根據(jù)第三航空航天科學(xué)與技術(shù)學(xué)院發(fā)言人黃成友的說法，這個(gè)組合的核心部分是—— 三向加速度傳感器，這是一個(gè)“工件”。它的性能在中國首屈一指。它幫助神舟系列航天器的11個(gè)任務(wù)和第3任務(wù)取得了圓滿成功。據(jù)介紹，這次由4號(hào)開發(fā)的加速度計(jì)組合，采用新的設(shè)計(jì)方案為核心部件石英柔性加速度計(jì)創(chuàng)建新的匹配電路，大大提高了其可靠性。開發(fā)團(tuán)隊(duì)也做了很多開創(chuàng)性的工作。性設(shè)計(jì)使產(chǎn)品成本更低，更小，更輕，并且消耗更少的電力。