力平衡式传感器

[拼音]：lipinghengshi chuanganqi

[外文]：force-balance-type transducer

由机械部件与伺服电路组成的力反馈测量装置，是通过反馈力（或力矩）与输入力（或力矩）间的伺服平衡来测量输入力的一类传感器，又称伺服传感器。若输入力或力矩是由其他力学量如加速度、压力、角加速度、压力差等变换来的，则还可用它间接测量这些力学量。这些传感器相应地称为伺服加速度传感器（见图）、伺服压力传感器等。

由加速度产生的单自由度惯性输入力和反馈力同时作用在弹性支承的敏感元件上，两个力之差使敏感元件产生微小位移，位移变换器将其转换为电信号，经伺服电路放大和幅相校正后，输出电流驱动逆变换器（通常为力矩器）产生一个反向的反馈力作用在敏感元件上。当系统开环增益很高时，反馈力与输入力几乎完全平衡，敏感元件处于相对平衡位置。与反馈力成正比的力矩器的输入电流正比于被测力。此电流在取样电阻上的压降即为传感器的输出。

伺服传感器的优点是静态精度和线性度高，滞后小，重复性好，灵敏度高，阈值小，低频响应好，动态测量范围宽。伺服传感器应用于惯性导航和制导系统中，被称为加速度计。加速度计的输出经一次和二次积分又可用于精确指示运动物体（如导弹）的速度和位置，因此它是一种不可缺少的基本测量元件。改变敏感元件和支承、力矩器、位移变换器等关键部件可形成种类繁多的加速度计，如液浮摆加速度计、金属挠性摆加速度计、石英摆加速度计、静电加速度计和磁悬浮加速度计等。伺服传感器还可用于长周期、低g加速度测量,如用于桥梁、建筑、舰船等交通工具以及防地震等的长周期振动测量，而这些测量任务都是其他传感器难以胜任的。伺服传感器的输出精确地反映传感器灵敏轴与重力加速度方向的夹角，因此它还可用于水准角和倾斜角的精确测量，如石油钻井井斜测量。在控制系统中它作为检测元件可以实现水平控制和抑制低频振动，可用于伺服平台和伺服振动台。采用膜盒膜片作为敏感元件时，可测量气体和液体的压力、压力差。

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