가속도계는 중력으로 인한 선형 가속도를 측정할 수 있는 관성 센서입니다. 이는 진동 감지, 자세 제어, 보안 경보, 소비자 애플리케이션, 모션 인식 및 상태 기록에 널리 사용될 수 있습니다.
압저항 가속도 센서, 유연한 가속도 센서, 자기 부상 가속도계, 석영 커패시티브 가속도계, MEMS 가속도계 등 다양한 종류의 가속도 센서가 있습니다.
가속도 센서는 개방 루프와 폐쇄 루프 유형으로 나뉩니다. 일반적으로 개방 루프 센서는 기술 지표가 낮고 폐쇄 루프 센서는 기술 지표가 상대적으로 높습니다.
따라서 기술 지표만을 고려할 때 폐쇄 루프 센서를 사용할 계획입니다. 다음은 액체 자기 부상 가속도계, 석영 커패시티브 가속도계 및 MEMS 가속도계의 성능 장단점을 분석하고 비교합니다.
1.액체 자기 부상 가속도계
액체 자기 부상 가속도계는 초기 MWD 장비에 널리 사용되는 가속도계입니다. 이는 3차원 자기 부상 센터링 제어를 기반으로 하는 액체 부유식 가속도계인 진자 가속도계입니다. 자기 부상 센터링은 플로트 진자 어셈블리에 작용하는 간섭 토크를 더욱 줄이고 출력 축이 매우 안정적인 방향을 갖도록 하며 다양한 무작위 간섭 토크를 줄입니다. 주요 장점은 우수한 내진동성, 내충격성 및 내고온성이지만, 정상 작동에 도달하는 데 시간이 오래 걸리고 온도 특성이 좋지 않다는 단점이 있습니다. 모든 종류의 고정밀 관성 항법 시스템, 플랫폼 나침반 및 위성, 우주선 비행 제어 시스템에 적합합니다.
2. 석영 커패시티브 가속도계
석영 커패시티브 가속도계항법용으로 개발된 가속도 감지 장치입니다. 이 장치는 석영 결정 자체의 압전 특성을 사용하여 공진 요소로 강성 빔을 여기합니다. 석영 결정 재료는 우수한 기계적 안정성을 가지며 금속 공진기에서 흔히 발생하는 크리프 현상을 제거합니다. 장점은 높은 정확도, 우수한 안정성, 내고온성 및 우수한 온도 특성이지만, 항공 우주 유형은 내충격성이 좋지 않습니다. 왜냐하면 한계 핀이 민간용 가속도에 추가된 후 진동 저항 및 충격 저항이 크게 향상되었기 때문이며, 현재 시추 장비에서 사용되는 가속도계이기도 합니다.
3. MEMS 가속도계
MEMS 가속도계는 최근 몇 년 동안 개발된 새로운 유형의 가속도계입니다. 이는 진동 빔을 가속도 센서로 사용합니다. 진동 빔은 실리콘 또는 석영 결정 재료로 만들어지며 정전기 또는 압전 작용에 의해 공진 주파수로 진동합니다. 이중 끝 빔은 진동 구동 모드로 진동합니다. 가속도로 형성된 관성력이 빔에 가해지면 입력 가속도는 진동 빔의 장력 변화를 유발하여 진동 빔의 공진 주파수가 변경됩니다. 한 진동 빔의 공진 주파수는 증가하고 다른 진동 빔의 공진 주파수는 감소합니다. 신호 처리를 통해 차동 주파수는 입력 가속도의 크기에 해당합니다. 구조 및 생산 공정 요인으로 인해 가장 두드러진 특징은 작은 크기, 내진동성, 내충격성 및 내고온성입니다. 단점은 온도 특성이 좋지 않다는 것입니다.
MEMS 가속도계는 진동 감지, 자세 제어, 보안 경보, 소비자 애플리케이션, 모션 인식 및 상태 기록에 널리 사용될 수 있습니다. MEMS 가속도계는 MEMS 자이로스코프 및 자력계와 결합하여 MEMS IMU(관성 측정 장치)를 생성합니다.
가속도계는 중력으로 인한 선형 가속도를 측정할 수 있는 관성 센서입니다. 이는 진동 감지, 자세 제어, 보안 경보, 소비자 애플리케이션, 모션 인식 및 상태 기록에 널리 사용될 수 있습니다.
압저항 가속도 센서, 유연한 가속도 센서, 자기 부상 가속도계, 석영 커패시티브 가속도계, MEMS 가속도계 등 다양한 종류의 가속도 센서가 있습니다.
가속도 센서는 개방 루프와 폐쇄 루프 유형으로 나뉩니다. 일반적으로 개방 루프 센서는 기술 지표가 낮고 폐쇄 루프 센서는 기술 지표가 상대적으로 높습니다.
따라서 기술 지표만을 고려할 때 폐쇄 루프 센서를 사용할 계획입니다. 다음은 액체 자기 부상 가속도계, 석영 커패시티브 가속도계 및 MEMS 가속도계의 성능 장단점을 분석하고 비교합니다.
1.액체 자기 부상 가속도계
액체 자기 부상 가속도계는 초기 MWD 장비에 널리 사용되는 가속도계입니다. 이는 3차원 자기 부상 센터링 제어를 기반으로 하는 액체 부유식 가속도계인 진자 가속도계입니다. 자기 부상 센터링은 플로트 진자 어셈블리에 작용하는 간섭 토크를 더욱 줄이고 출력 축이 매우 안정적인 방향을 갖도록 하며 다양한 무작위 간섭 토크를 줄입니다. 주요 장점은 우수한 내진동성, 내충격성 및 내고온성이지만, 정상 작동에 도달하는 데 시간이 오래 걸리고 온도 특성이 좋지 않다는 단점이 있습니다. 모든 종류의 고정밀 관성 항법 시스템, 플랫폼 나침반 및 위성, 우주선 비행 제어 시스템에 적합합니다.
2. 석영 커패시티브 가속도계
석영 커패시티브 가속도계항법용으로 개발된 가속도 감지 장치입니다. 이 장치는 석영 결정 자체의 압전 특성을 사용하여 공진 요소로 강성 빔을 여기합니다. 석영 결정 재료는 우수한 기계적 안정성을 가지며 금속 공진기에서 흔히 발생하는 크리프 현상을 제거합니다. 장점은 높은 정확도, 우수한 안정성, 내고온성 및 우수한 온도 특성이지만, 항공 우주 유형은 내충격성이 좋지 않습니다. 왜냐하면 한계 핀이 민간용 가속도에 추가된 후 진동 저항 및 충격 저항이 크게 향상되었기 때문이며, 현재 시추 장비에서 사용되는 가속도계이기도 합니다.
3. MEMS 가속도계
MEMS 가속도계는 최근 몇 년 동안 개발된 새로운 유형의 가속도계입니다. 이는 진동 빔을 가속도 센서로 사용합니다. 진동 빔은 실리콘 또는 석영 결정 재료로 만들어지며 정전기 또는 압전 작용에 의해 공진 주파수로 진동합니다. 이중 끝 빔은 진동 구동 모드로 진동합니다. 가속도로 형성된 관성력이 빔에 가해지면 입력 가속도는 진동 빔의 장력 변화를 유발하여 진동 빔의 공진 주파수가 변경됩니다. 한 진동 빔의 공진 주파수는 증가하고 다른 진동 빔의 공진 주파수는 감소합니다. 신호 처리를 통해 차동 주파수는 입력 가속도의 크기에 해당합니다. 구조 및 생산 공정 요인으로 인해 가장 두드러진 특징은 작은 크기, 내진동성, 내충격성 및 내고온성입니다. 단점은 온도 특성이 좋지 않다는 것입니다.
MEMS 가속도계는 진동 감지, 자세 제어, 보안 경보, 소비자 애플리케이션, 모션 인식 및 상태 기록에 널리 사용될 수 있습니다. MEMS 가속도계는 MEMS 자이로스코프 및 자력계와 결합하여 MEMS IMU(관성 측정 장치)를 생성합니다.
