第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)
加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)和控制檢測(cè)設(shè)備的重要測(cè)量元件。無(wú)論是慣性導(dǎo)航還是慣性制導(dǎo)都是利用加速度計(jì)敏感這一特性來(lái)測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)加速度的。
加速度計(jì)的種類(lèi)有很多，包括擺式加速度計(jì)、撓性加速度計(jì)、電磁加速度計(jì)、靜電加速度計(jì)、振梁式加速度計(jì)等。
線加速度計(jì)是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中關(guān)鍵的慣性元件，其主要特點(diǎn)是起動(dòng)快，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，體積小，可靠性高，量程范圍寬，抗沖擊?？梢詮V泛地應(yīng)用于航海、航空、航天、兵器等慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、航向姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)以及礦井、油井等測(cè)斜系統(tǒng)。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
20世紀(jì)40年代，德國(guó)研制了世界第一只擺式陀螺加速度計(jì)。不過(guò)它首先被應(yīng)用到了軍用火箭V-2上，它極大地提高了火箭的命中率。在此后的半個(gè)世紀(jì)，由于航空、航海和航天領(lǐng)域?qū)T性測(cè)量元件的需求，各種新型加速度計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，其性能和精度也有了很大的完善和提高。
20世紀(jì)40年代，德國(guó)研制了世界第一只擺式陀螺加速度計(jì)。不過(guò)它首先被應(yīng)用到了軍用火箭V-2上，它極大地提高了火箭的命中率。在此后的半個(gè)世紀(jì)，由于航空、航海和航天領(lǐng)域?qū)T性測(cè)量元件的需求，各種新型加速度計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，其性能和精度也有了很大的完善和提高。
20世紀(jì)50年代，液體懸浮技術(shù)成功地應(yīng)用于擺式加速度計(jì)，是現(xiàn)代慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。至60年代液浮慣性元件已發(fā)展到成熟階段。液浮擺式加速度計(jì)的支承軸采用很細(xì)的軸尖，軸承采用儀表寶石軸承。其實(shí)質(zhì)是利用浮力平衡重力。反饋力矩平衡慣性力矩的閉環(huán)力平衡式加速度傳感器。該加速度計(jì)具有靈敏度高、穩(wěn)定性和可靠性高、抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其體積大，加工和裝配工藝要求非常嚴(yán)格。美國(guó)在50年代初期用于“雷神”中程地地導(dǎo)彈，50年代末期用于“大雷神”洲際地地導(dǎo)彈，60年代用于“北極星Al，AZ，A3”及“海神C3”中程潛地導(dǎo)彈，70 年代到80年代用于“MX”，陸基洲際導(dǎo)彈和“三叉戟Ⅰ，Ⅱ”潛地洲際導(dǎo)彈，前蘇聯(lián)用于陸基“SS16-20Ⅲ”洲際導(dǎo)彈和“SS-N-6-20”等潛地系列導(dǎo)彈都應(yīng)用了該類(lèi)型加速度計(jì)。
石英振梁加速度計(jì)（簡(jiǎn)稱(chēng)VBA）在國(guó)外發(fā)展的比較早，最早可追尋到1981年，目前已得到廣泛的應(yīng)用。VBA在國(guó)內(nèi)的開(kāi)始研制時(shí)間尚不清楚，但可查的有關(guān)論文最早時(shí)間為1995年。
美國(guó)的模擬器件公司1989年開(kāi)始進(jìn)行叉指式電容微加速度傳感器研究，1993年投產(chǎn)，現(xiàn)已形成ADxL系列產(chǎn)品，最大可承受60000g過(guò)載沖擊，線性度優(yōu)于1%。在美國(guó)軍方合同的資助下，1996年德雷柏實(shí)驗(yàn)室研制出量程為100000g，線性度優(yōu)于3%的加速度計(jì)。20世紀(jì)90年代末美國(guó)圣地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制成功了一種鉆地武器用的高g值電容式加速度計(jì)。我國(guó)硅微加速度計(jì)的研制處于起步階段，研制的單位有清華大學(xué)、北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、信息產(chǎn)業(yè)部13所、航天771所和航天總公司16所等。
略……
第三節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
液體懸浮技術(shù)成功地應(yīng)用于擺式加速度計(jì)，是現(xiàn)代慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。至60年代液浮慣性元件已發(fā)展到成熟階段。
石英振梁加速度計(jì)是利用石英諧振器的力——頻特性，將加速度通過(guò)檢測(cè)質(zhì)量轉(zhuǎn)換為慣性力而引起石英晶體諧振器的形變，使諧振器的固有頻率發(fā)生變化，再通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)諧振器的差頻得到加速度值，這兩個(gè)諧振器為推挽式配置。在國(guó)外發(fā)展的比較早，目前在世界范圍已得到廣泛的應(yīng)用。技術(shù)上日趨成熟，應(yīng)用上日益廣泛。
光纖加速度計(jì)采用光纖傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量質(zhì)量塊的慣性力，從而測(cè)量加速度。
目前在國(guó)外，光纖加速度計(jì)己經(jīng)有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)，在美英等發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)比較成熟。我國(guó)的光纖加速度計(jì)的研制起步較晚，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，未見(jiàn)到相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)報(bào)道。
目前在國(guó)外，低精度的硅微加速度已形成系列產(chǎn)品，中高精度的已經(jīng)接近慣導(dǎo)級(jí)水平，我國(guó)硅微加速度計(jì)的研制處于起步階段。距離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。
第四節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程
液浮擺式加速度計(jì)的支承軸采用很細(xì)的軸尖，軸承采用儀表寶石軸承。其實(shí)質(zhì)是利用浮力平衡重力。反饋力矩平衡慣性力矩的閉環(huán)力平衡式加速度傳感器。該加速度計(jì)具有靈敏度高、穩(wěn)定性和可靠性高、抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其體積大，加工和裝配工藝要求非常嚴(yán)格。液浮擺式加速度計(jì)作為一種典型的加速度計(jì)，目前仍在不斷地發(fā)展。
石英撓性加速度計(jì)具有精度和靈敏度高、功耗小、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械遲滯和彈性后效小、易于小型化等特點(diǎn)，在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、大地測(cè)量系統(tǒng)中有廣泛的用途。
光纖加速度計(jì)除了具有抗電磁干擾、電絕緣和耐腐蝕性外，還具有體積小、質(zhì)量輕、動(dòng)態(tài)范圍寬、響應(yīng)快、精度高、可以將光源與敏感元件分離以及可以在惡劣環(huán)境下使用等優(yōu)點(diǎn)。目前光纖加速度計(jì)在原理上主要有三大類(lèi)：光強(qiáng)調(diào)制型、相位調(diào)制型和波長(zhǎng)調(diào)制型。光強(qiáng)調(diào)制型光纖加速度計(jì)有透射式、反射式和偏振式等。其基本原理是：由于受到被測(cè)加速度的調(diào)制，所以經(jīng)透射、反射或偏振效應(yīng)后，光纖接收到光強(qiáng)的變化，藉此測(cè)量出加速度值。這類(lèi)加速度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，對(duì)光源、探測(cè)器等要求不高，容易實(shí)現(xiàn)。相位調(diào)制型光纖加速度計(jì)的實(shí)質(zhì)是傳感光纖受質(zhì)量塊慣性力的作用導(dǎo)致通過(guò)它的光產(chǎn)生相位變化，相位變化量即代表被測(cè)加速度值。相位調(diào)制型光纖加速度計(jì)可實(shí)現(xiàn)全光纖化，可以比光強(qiáng)調(diào)制型體積更小，動(dòng)態(tài)范圍更大，測(cè)試精度更高。
硅微機(jī)械加速度計(jì)是一種微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)相結(jié)合的慣性?xún)x表，其檢測(cè)質(zhì)量可以做到幾個(gè)毫克，硅微加速度計(jì)敏感元件采用單晶硅或多晶硅材料制作而成，加工工藝包括體微機(jī)械加工工藝、表面機(jī)械加工工藝和LIGA工藝等。硅微加速度計(jì)按照控制方式可分為開(kāi)環(huán)工作方式和閉環(huán)工作方式；按照信號(hào)檢測(cè)方式可分為硅電容加速度計(jì)、硅壓阻加速度計(jì)、硅壓電加速度計(jì)、電子隧道型加速度計(jì)及熱傳導(dǎo)加速度計(jì)。
硅電容加速度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)由一個(gè)差動(dòng)電容器和檢測(cè)電橋兩部分組成。差動(dòng)電容器有兩塊固定極板和一塊作為檢測(cè)質(zhì)量的可動(dòng)極板。當(dāng)被測(cè)加速度使檢測(cè)質(zhì)量發(fā)生位移后，改變了極板間距離，從而使電容量改變，由電橋?qū)⒆兓繖z出就獲得了被測(cè)加速度。與硅壓阻加速度計(jì)相比較，硅電容加速度計(jì)克服了硅壓阻加速度計(jì)具有的對(duì)溫度和安裝等感應(yīng)應(yīng)力十分敏感的缺點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是易受電磁干擾，輸出非線性和信號(hào)調(diào)解電路復(fù)雜。
硅壓阻加速度計(jì)的工作原理是，當(dāng)被測(cè)加速度作用到檢測(cè)質(zhì)量上后，使其發(fā)生運(yùn)動(dòng)，與它相連的懸臂支撐由此產(chǎn)生彎曲變形，使梁上的壓阻阻值改變并由惠斯登電橋輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)。
硅壓電加速度計(jì)通常由壓電電極和檢測(cè)質(zhì)量組成，當(dāng)檢測(cè)質(zhì)量受到加速度作用后，兩極板間將產(chǎn)生電荷變化，經(jīng)放大和控制電路就可獲得被測(cè)加速度。硅微加速度計(jì)具有體積小、質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高和抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)。略……
第五節(jié) 線加速度計(jì)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及預(yù)測(cè)
加速度計(jì)是應(yīng)用十分廣泛的慣性傳感器件之一，它的理論基礎(chǔ)實(shí)際上就是牛頓第二定律。根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無(wú)法直接測(cè)量的，但卻可以測(cè)量其加速度。
線加速度計(jì)是慣性測(cè)量和導(dǎo)航系統(tǒng)的主要慣性元件之一，當(dāng)前，傳統(tǒng)的力再平衡擺式加速度計(jì)占據(jù)加速度計(jì)的主要市場(chǎng)，對(duì)加速度計(jì)輸出數(shù)字化的迫切要求，推動(dòng)了石英振梁式加速度計(jì)的發(fā)展。隨關(guān)微電子加工技術(shù)向慣性技術(shù)的滲透，微硅加速度計(jì)已嶄露頭角并受到廣泛的關(guān)注。
加速度計(jì)目前在軍用航空航天市場(chǎng)應(yīng)用比較大，在民用汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用也比較廣闊。
當(dāng)前面向消費(fèi)電子應(yīng)用的慣性MEMS市場(chǎng)正在擴(kuò)大。05至06年間陀螺儀和加速度計(jì)市場(chǎng)增長(zhǎng)了55%，達(dá)到2.32億美元的規(guī)模。預(yù)計(jì)這一市場(chǎng)從2006年至2011年將以35%的復(fù)合年增長(zhǎng)率成長(zhǎng)。
第六節(jié) 線加速度計(jì)產(chǎn)品產(chǎn)量分析及預(yù)測(cè)
圖表 線加速度計(jì)在汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)/件套）
圖表 線加速度計(jì)在航空航天行業(yè)產(chǎn)量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)/件套）
圖表 線加速度計(jì)在消費(fèi)電子行業(yè)產(chǎn)量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)/件套）
略……
第七節(jié) 經(jīng)營(yíng)管理風(fēng)險(xiǎn)
企業(yè)內(nèi)部管理是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。從設(shè)備管理方面分析，在企業(yè)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式中，技術(shù)裝備的完好有效是一個(gè)重要的物質(zhì)條件。加強(qiáng)設(shè)備管理，提高企業(yè)技術(shù)裝備素質(zhì)，健全和完善設(shè)備管理的激勵(lì)機(jī)制和約束機(jī)制，企業(yè)不僅要保證國(guó)有資產(chǎn)保值增值，而且要使設(shè)備經(jīng)常處于完好有效狀態(tài)，這就說(shuō)明在加快企業(yè)改革開(kāi)放步伐的同時(shí)，改革企業(yè)設(shè)備管理體制是當(dāng)前造就企業(yè)機(jī)制轉(zhuǎn)換的一項(xiàng)十分重要的工作。目前加速度計(jì)企業(yè)的規(guī)模、地理位置、人員素質(zhì)及設(shè)備檢測(cè)檢修水平都不盡相同，所以設(shè)備管理工作的開(kāi)展不夠平衡。
從人力資源管理方面分析，人才對(duì)于加速度計(jì)企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，但是我國(guó)目前相關(guān)的高級(jí)管理人才、技術(shù)人才比較缺乏，儲(chǔ)備不足，而服務(wù)人員的專(zhuān)業(yè)化水平也有待提高。此外，人力資源管理制度缺乏創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)活力，還沒(méi)有形成規(guī)范的人力資源管理和開(kāi)發(fā)模式。
本行業(yè)企業(yè)目前規(guī)模都不是很大，企業(yè)大部分缺乏管理體制，用人機(jī)制方面也缺少靈活性，沒(méi)有良好的人才引入制度和比較完善的約束與激勵(lì)機(jī)制。
企業(yè)只注重眼前利益，產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督不到位，缺少長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)理念和策略。
第八節(jié) 防范措施
我國(guó)加速度計(jì)行業(yè)經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，取得了一定的成績(jī)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高。但是，總的來(lái)看，行業(yè)的發(fā)展還不成熟，面臨的困難還很多。
我國(guó)加速度計(jì)行業(yè)要加大技術(shù)改造力度，提高產(chǎn)業(yè)集中度規(guī)范市場(chǎng)秩序。
加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整力度積極滿足市場(chǎng)需求
選擇合適的材料，采用合理的結(jié)構(gòu)，以及應(yīng)用新的低成本溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)，能夠大幅度提高微機(jī)械加速度計(jì)的精度。
將微機(jī)械加速度計(jì)表頭和信號(hào)處理電路集成在單片基體上，也能夠減小信號(hào)傳輸損耗，降低電路噪聲，抑制電路寄生電容的干擾。
選擇合理的工藝手段和材料，降低制作成本，為微機(jī)械加速度計(jì)批量化生產(chǎn)提供工藝路線，同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化微機(jī)電系統(tǒng)工藝，確保加工結(jié)果均勻、穩(wěn)定、提高成品率，為微機(jī)械加速度計(jì)投片生產(chǎn)提供一套利于操作、重復(fù)性好的工藝方法，也是微硅加速度計(jì)發(fā)展的重要方向。
微機(jī)械加速度計(jì)的失效在汽車(chē)安全、心臟起搏器、慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)等方面的應(yīng)用中是致命的，因此可靠性應(yīng)用研究在目前引起了高度重視。技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用與可靠性規(guī)律的充分掌握和測(cè)試手段的完善是分不開(kāi)的。深入研究其失效規(guī)律，掌握失效規(guī)律后，如何在器件設(shè)計(jì)、制造和使用中避免失效或性能下降都是需要進(jìn)一步研究的方面。
微機(jī)械加速度計(jì)在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣，但隨著應(yīng)用的不斷深入，對(duì)微機(jī)械加速度計(jì)在成本、性能和精度上也提出了一些新的要求，從而也促進(jìn)微機(jī)械加速度計(jì)在制造工藝、材料選取、設(shè)計(jì)方法等方面的不斷發(fā)展。
目前，市場(chǎng)在呼喚過(guò)得硬的產(chǎn)品和信得過(guò)的企業(yè)以及社會(huì)化的服務(wù)。這一點(diǎn)是當(dāng)前加速度計(jì)市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵。我國(guó)加速度計(jì)行業(yè)公司實(shí)現(xiàn)正確的市場(chǎng)定位，進(jìn)行分工協(xié)作，找準(zhǔn)研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造、系統(tǒng)集成、信息服務(wù)這一產(chǎn)業(yè)鏈中自己所能扮演的角色，發(fā)揮自己的專(zhuān)長(zhǎng)，推動(dòng)行業(yè)的大聯(lián)合，促進(jìn)集約化生產(chǎn)，走產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。
主管部門(mén)要加強(qiáng)對(duì)行業(yè)的管理和領(lǐng)導(dǎo)，并出臺(tái)擇優(yōu)支持和大力扶持的行業(yè)政策，加速行業(yè)的規(guī)范化管理，推行準(zhǔn)入制和許可證制，刻不容緩地建立并逐步完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)體系，積極穩(wěn)妥地促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
無(wú)論政府、行業(yè)、公司、廠商還是用戶(hù)，都需要提高質(zhì)量意識(shí)，努力建立一套完整的質(zhì)量保障和監(jiān)督服務(wù)體系，杜絕偽劣、不良產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，防止既無(wú)技術(shù)、又無(wú)產(chǎn)品、更無(wú)人才的“三無(wú)”公司擾亂市場(chǎng)，逐步形成有序競(jìng)爭(zhēng)和良性發(fā)展的局面，真正使加速度計(jì)產(chǎn)業(yè)成為行業(yè)的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。略……
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