石英振梁加速度计的未来与现状

石英振梁加速度计是一种基于振梁谐振和力频特性原理的新型全固态惯性传感器，具有高精度、大量程、低功耗、直接频率脉冲输出等突出特点，已被广泛应用于战术武器系统。本文简要介绍了石英振梁加速度计的工作原理、技术特点，结合囯外研究发展趋势，指出石英振梁加速度计将成为后续达到摆式积分陀螺加速度计精度和抗辐照指标、满足战略级需求最有可能的加速度计方案。

工作原理及特点

石英振梁加速度计是一种基于石英振梁力频特性的新型高精度固态传感器，其工作原理如１所示。激振电路对石英振梁进行压电激励，使其在谐振频率点处形成弯曲振动，质量块将外界的输入加速度转换成作用在振梁上的轴向力。结合振梁的力频特性，通过改变振梁的刚度使其谐振频率发生变化，检测两个振梁的频率差获得加速度的大小和方向信息。

石英振梁加速度计敏感结构沿袭了传统加速度计摆式检测质量的设计理念，挠性支撑结构使得检测质量只能绕一个与输入轴垂直的方向进行转动，降低了仪表的交叉耦合误差。采用振梁推挽结构和频率差模输出，降低了仪表的零偏和二阶非线性，提高了仪表的标度因数。该结构的设计能大大降低温度、非惯性应力等共模误差影响，从而提升了仪表的精度。

石英振梁加速度计相比于摆式积分陀螺加速度计、摆式加速度计而言，零件数更少，功耗更低。敏感结构除了两根谐振梁纳米级的微弱振动外，没有其他的机械磨损部件，也使其具有更长的平均失效时间和更高的可靠性。

研究现状

国外的石英振梁加速度计的研究始于20世纪80年代，发展到90年代后期基本成熟，并形成了不同应用领域的系列化产品，从导航、飞行控制等中低精度领域扩展到重力测量等高精度领域，国内青岛智腾微电子生产的HQA-T系列高温石英挠性加速度传感器耐高温，最高温度可达185℃。高抗震性可达1000 g/0.5ms的冲击。可与国外系列产品相匹配。

结论

石英振梁加速度计是一种基于振梁力频特性的新型数字化惯性传感器，具有精度高、体积小、功耗低、分辨率高、响应快、可靠性好、成本低、过载能力强等突出优点，在战术级武器系统上得到了广泛应用。