[發明專利]分子?電子感應式加速度計的安裝傾角補償方法

有效

• 申請號: 201410588369.9
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104298890B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 周求湛;李大一;陳永志;王聰香
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 白冬冬

技術領域

本發明屬于測量儀器領域。

背景技術

分子-電子感應式加速度計/速度計是一種最新出現的加速度計/速度計，其利用電解液的離子遷移效應實現了對加速度/速度的測量。在使用過程中，分子-電子感應式加速度計的安裝傾角即對安裝面的非垂直度將直接影響到其測量。目前常見的安裝傾角補償算法都是針對基于電磁原理的機電類加速度計/速度計和MEMS類加速度計/速度計設計，都是基于慣性質量塊結構模型建立，與分子-電子感應式加速度計/速度計的工作原理完全不同，無法對其安裝傾角進行補償。

發明內容

本發明的目的是提供一種對感應式加速度計/速度計在傾斜測量時，通過對傾角的補償，從而達到測量精度的分子-電子感應式加速度計的安裝傾角補償算法。

本發明的步驟是：

a、反應腔的電解液運動通過Navier-Stokes方程進行描述：

其中，為時間；為電解液密度；為電解液粘度；為外界振動激勵的加速度；

b、電解液的離子遷移效應通過Nernst-Plank方程進行描述：

是電流密度；,和是電解液中離子的傳導系數；,和代表電解液各離子的濃度；代表陰陽極之間的電勢差；是速度矢量；F為法拉第常量；是氣體常量；

c、敏感元件上的離子濃度-電流的關系通過Butler-Volmer方程進行描述：

其中，是電極表面法向量參數；和是陰陽極的反應常量；n=1是帶點離子所帶電荷數；為0.5，是電極電子與電荷的轉換系數。

U為陰陽極之間所加的電壓；是電化學反應的平衡電勢；

d、通過上面多個式子的聯合，對分子-電子感應式單軸加速度計/速度計的安裝傾角補償算法進行有效的建模。

本發明在充分的研究了分子-電子感應式加速度計/速度計的工作原理模型后，再結合分子-電子感應式加速度計的安裝傾角的實際情況，提出了一種新型的針對分子-電子感應式加速度計/速度計安裝傾角補償算法，并通過采用該算法有效的補償了安裝傾角對分子-電子感應式加速度計/速度計的影響，使其可在任意安裝傾角下工作，實現對安裝面振動的測量。

附圖說明

圖1是本發明分子-電子感應式加速度計/速度計典型結構；

圖2是本發明分子-電子感應式加速度計/速度計實際安裝示意圖；

圖3是本發明分子-電子感應式加速度計安裝傾角補償曲線。

具體實施方式

本發明的步驟是：

a、反應腔的電解液運動通過Navier-Stokes方程進行描述：

其中，為時間；為電解液密度；為電解液粘度；為外界振動激勵的加速度；

b、電解液的離子遷移效應通過Nernst-Plank方程進行描述：

是電流密度；,和是電解液中離子的傳導系數；,和代表電解液各離子的濃度；代表陰陽極之間的電勢差；是速度矢量；F為法拉第常量；是氣體常量；

c、敏感元件上的離子濃度-電流的關系通過Butler-Volmer方程進行描述：

其中，是電極表面法向量參數；和是陰陽極的反應常量；n=1是帶點離子所帶電荷數；為0.5，是電極電子與電荷的轉換系數。

U為陰陽極之間所加的電壓； 是電化學反應的平衡電勢；

d、通過上面多個式子的聯合，對分子-電子感應式單軸加速度計/速度計的安裝傾角補償算法進行有效的建模。

本發明技術方案是這樣實現的：

典型的分子-電子感應式加速度計/速度計結構如上圖所示，外界振動會影響到電解液內的離子遷移，其通過敏感元件來感應反應腔內電解液內電解液的離子濃度變化，進而實現對外界振動的測量。

分子-電子感應式加速度計/速度計的工作原理模型如下：

反應腔的電解液運動可通過Navier-Stokes方程進行描述：

其中，為時間；為電解液密度；為電解液粘度；為外界振動激勵的加速度。

電解液的離子遷移效應可以通過Nernst-Plank方程進行描述：