加速规
编辑加速度计是一种测量适当加速度的工具。 固有加速度是物体在其自身瞬时静止系中的加速度(速度变化率); 这与坐标加速度不同,坐标加速度是固定坐标系中的加速度。 例如,静止在地球表面的加速度计将测量由地球重力引起的加速度,直线向上(根据定义)为 g ≈ 9.81 m/s2。 相比之下,自由落体(以大约 9.81 m/s2 的速度落向地球中心)的加速度计测量值为零。
加速规在工业和科学中有许多用途。 高灵敏度加速度计用于飞机和导弹的惯性导航系统。 旋转机器的振动由加速度计监测。 它们用于平板电脑和数码相机,以便屏幕上的图像始终直立显示。 在无人驾驶飞行器中,加速度计有助于稳定飞行。
当两个或多个加速度计相互协调时,它们可以测量适当加速度的差异,特别是重力,在它们在空间中的分离——即重力场的梯度。 重力梯度测量法很有用,因为xxx重力是一种微弱的效应,并且取决于地球的局部密度,而地球的局部密度变化很大。
单轴和多轴加速度计可以检测适当加速度的大小和方向,作为矢量,可用于感知方位(因为重量的方向发生变化)、坐标加速度、振动、冲击和坠落 在电阻介质中(适当的加速度发生变化,从零开始增加的情况)。 微机械微机电系统 (MEMS) 加速度计越来越多地出现在便携式电子设备和视频游戏控制器中,以检测这些设备的位置变化。
物理原理
编辑加速度计测量适当的加速度,这是它经历的相对于自由落体的加速度,也是人和物体感受到的加速度。 换句话说,在时空中的任何一点,等效原理保证了局部惯性系的存在,加速度计测量相对于该系的加速度。 这种加速度通常表示为重力; 即,与标准重力相比。
相对于地球表面静止的加速度计将向上指示大约 1 g,因为地球表面相对于局部惯性系(靠近地表的自由落体物体的系)向上施加法向力。 为了获得相对于地球的运动引起的加速度,必须减去该重力偏移并对地球相对于惯性系的旋转引起的影响进行校正。
出现引力偏移的原因是爱因斯坦的等效原理,该原理指出引力对物体的影响与加速度无法区分。 当通过例如施加地面反作用力或等效的向上推力在重力场中保持固定时,加速度计的参考系(其自身的外壳)相对于自由落体参考系向上加速。 这种加速度的影响与仪器所经历的任何其他加速度无法区分,因此加速度计无法检测到坐在发射台上的火箭与在深空使用其发动机加速的同一枚火箭之间的区别 1 克。 出于类似的原因,加速度计在任何类型的自由落体期间都将读数为零。 这包括在远离任何质量的深空海岸飞船、绕地球轨道运行的宇宙飞船、零重力抛物线中的飞机或真空中的任何自由落体中使用。 另一个例子是在足够高的高度自由落体,大气的影响可以忽略不计。
但是,这不包括(非自由)下落,其中空气阻力会产生阻力,阻力会降低加速度,直到达到恒定的终端速度。 在终端速度下,加速度计将指示向上 1 g 的加速度。
出于同样的原因,跳伞者在达到极限速度时,不会感觉自己好像在自由落体,而是会体验到一种类似于在上升的空气床上被支撑(1 g)的感觉。
加速度以 SI 单位米每秒 (m/s2)、cgs 单位加仑 (Gal) 或通常以标准重力 (g) 来量化。
为了找到物体相对于地球的加速度的实际目的,例如用于惯性导航系统,需要了解局部重力。 这可以通过在静止状态下校准设备或从近似当前位置的已知重力模型获得。
结构
编辑从概念上讲,加速度计是弹簧上的阻尼质量,即检验质量。
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