角加速度计发展综述

　　角加速度是角位移对时间的二次微分，也可以是角速度对时间的一次微分。角加速度计是一种测量角加速度的惯性传感器，它在汽车、军事、航空航天、工业、电子等领域有广泛的应用。在惯性传感器中，与角加速度计相比，线加速度计和陀螺得到人们更大的关注。然而角加速度计的用途也十分广泛，它具有线加速度计和陀螺不可替代的功能。

　　1 角加速度计的应用

　　汽车工业的发展要求在汽车上安装越来越多的翻车抑制装置，以保护车上的乘员的安全。例如，一旦检测到翻车情况发生的时候，弹射棒可以在垂直方向上弹起，它的惯性力可以减小车身的翻转加速度。一些汽车上还安装了多个安全气囊、侧面窗帘以及安全带预紧装置。当检测到危险情况将要发生时，这些安全装置需要及时启动，以削弱这些不安全因素对车上乘员的人身伤害。

　　为了及时布置抑制装置，需要时刻检测车身的动态运动，来判断是否需要采取安全措施。目前，由线加速度传感器和角速率传感器组成的翻车预警检测装置可以很好地工作，然而仍然存在一些危险情况它们不能及时预知[1]。例如车身的侧向打滑以及在公路上的凸起等情况需要提前进行判断，如果等到车身已经达到预警角度或角速度再启动抑制装置，可能会为时已晚。通过对角加速度的测量可以能够弥补现有预警装置的不足，提前判断危险状况是否发生。对角速度传感器检测到的角速度信号进行时间微分可以得到角加速度，然而微分装置不仅会增加系统的复杂性，而且还会放大高频噪声所带来的误差，显然不是很好的选择。角加速度传感器能够直截测量车身的角加速度数值，会增加整个系统的可靠性。随着高新技术在军事领域的广泛应用，在今后的战争中，双方面临的将是全方位、高强度、多批次的各种武器的联合作战。为了在复杂的作战环境中获得宝贵的时间，争取主动权，就必须缩短武器发射的反应时间，提高作战武器的机动性能。对战术导弹而言，为提高导弹的机动性能，缩短发射时间，就必须采用大扇面或全方位发射技术。一般战术导弹控制系统采用的是姿态控制的自动驾驶仪或简易惯导系统，即通过控制姿态角(俯仰角、航向角、滚动角) 的变化来控制导弹的飞行状态。无论是采用自动驾驶仪还是简易惯导控制系统，都需使用陀螺仪作为角度传感器，而一般框架式陀螺的测量范围有限，角度过大将引起框架系统的锁定，导致导弹失稳。另外，仅根据装定扇面角来控制导弹转弯，无法控制导弹的法向过载，如转弯太急会导致法向过载超过设计指标要求。因此这类控制系统只能用于机动姿态有限的载体上，即用于飞行中不会同时绕两个轴出现大姿态角的载体中，因为此时无法满足战术导弹在全姿态、大机动状态下工作的要求。采用过载控制的捷联惯导控制系统可以解决这方面的不足。在过载控制的捷联惯导控制系统中，过载速率的测量则是通过安装在弹体轴上的角加速度计来实现的。利用角加速度计和线加速度计组成的捷联惯导系统对导弹进行稳定和控制，较好地实现了导弹从90°直至180°的几种大扇面角发射[2]。