[发明专利]分子‑电子感应式加速度计的安装倾角补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器领域。

背景技术

分子-电子感应式加速度计/速度计是一种最新出现的加速度计/速度计，其利用电解液的离子迁移效应实现了对加速度/速度的测量。在使用过程中，分子-电子感应式加速度计的安装倾角即对安装面的非垂直度将直接影响到其测量。目前常见的安装倾角补偿算法都是针对基于电磁原理的机电类加速度计/速度计和MEMS类加速度计/速度计设计，都是基于惯性质量块结构模型建立，与分子-电子感应式加速度计/速度计的工作原理完全不同，无法对其安装倾角进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种对感应式加速度计/速度计在倾斜测量时，通过对倾角的补偿，从而达到测量精度的分子-电子感应式加速度计的安装倾角补偿算法。

本发明的步骤是：

a、反应腔的电解液运动通过Navier-Stokes方程进行描述：

其中，为时间；为电解液密度；为电解液粘度；为外界振动激励的加速度；

b、电解液的离子迁移效应通过Nernst-Plank方程进行描述：

是电流密度；,和是电解液中离子的传导系数；,和代表电解液各离子的浓度；代表阴阳极之间的电势差；是速度矢量；F为法拉第常量；是气体常量；

c、敏感元件上的离子浓度-电流的关系通过Butler-Volmer方程进行描述：

其中，是电极表面法向量参数；和是阴阳极的反应常量；n=1是带点离子所带电荷数；为0.5，是电极电子与电荷的转换系数。

U为阴阳极之间所加的电压；是电化学反应的平衡电势；

d、通过上面多个式子的联合，对分子-电子感应式单轴加速度计/速度计的安装倾角补偿算法进行有效的建模。

本发明在充分的研究了分子-电子感应式加速度计/速度计的工作原理模型后，再结合分子-电子感应式加速度计的安装倾角的实际情况，提出了一种新型的针对分子-电子感应式加速度计/速度计安装倾角补偿算法，并通过采用该算法有效的补偿了安装倾角对分子-电子感应式加速度计/速度计的影响，使其可在任意安装倾角下工作，实现对安装面振动的测量。

附图说明

图1是本发明分子-电子感应式加速度计/速度计典型结构；

图2是本发明分子-电子感应式加速度计/速度计实际安装示意图；

图3是本发明分子-电子感应式加速度计安装倾角补偿曲线。

具体实施方式

本发明的步骤是：

a、反应腔的电解液运动通过Navier-Stokes方程进行描述：

其中，为时间；为电解液密度；为电解液粘度；为外界振动激励的加速度；

b、电解液的离子迁移效应通过Nernst-Plank方程进行描述：

是电流密度；,和是电解液中离子的传导系数；,和代表电解液各离子的浓度；代表阴阳极之间的电势差；是速度矢量；F为法拉第常量；是气体常量；

c、敏感元件上的离子浓度-电流的关系通过Butler-Volmer方程进行描述：

其中，是电极表面法向量参数；和是阴阳极的反应常量；n=1是带点离子所带电荷数；为0.5，是电极电子与电荷的转换系数。

U为阴阳极之间所加的电压； 是电化学反应的平衡电势；

d、通过上面多个式子的联合，对分子-电子感应式单轴加速度计/速度计的安装倾角补偿算法进行有效的建模。

本发明技术方案是这样实现的：

典型的分子-电子感应式加速度计/速度计结构如上图所示，外界振动会影响到电解液内的离子迁移，其通过敏感元件来感应反应腔内电解液内电解液的离子浓度变化，进而实现对外界振动的测量。

分子-电子感应式加速度计/速度计的工作原理模型如下：

反应腔的电解液运动可通过Navier-Stokes方程进行描述：

其中，为时间；为电解液密度；为电解液粘度；为外界振动激励的加速度。

电解液的离子迁移效应可以通过Nernst-Plank方程进行描述：