3D-三轴加速计(2)

2019-03-11 08:16

? 把加速计和界面放在有垫子的盒子内并把它在空气中抛起。比较三个单独的加速度与净加速度的区别。

在空子中抛起但没有旋转的三维加速计

在上面的图表中,箱子是抛在空气中但未有旋转。注意x和z-轴加速度在抛前为零但是y-轴的加速度是 9.8 米/秒2。在抛起期间所有的三个加速度和净加速度为0 米/秒2。在下图中,界面和加速计被抛在空气中并带转动。在抛起期间x-、y-、和z-轴的加速度全部改变。注意,由于有向心力加速度净加速度没有完全是零。

三维加速计在空气中抛起并旋转

加速计测量上常见的问题

因为加速计对加速度和地球引力都敏感,解释加速计的测量是很复杂的。对于理解加速计测量的一个有用的模式是用一个带上参考质量 (或物体) 的弹簧秤。如果秤指向上 (通常是设备是这个方向的) 质量的重量导致弹簧压缩,您得到非零的读数。如果您将秤反转向下,

弹簧将被延长,代替了压缩,并而我们得到的是正负相反的读数。如果您转动秤使它指向斜平放,并保持它不动,那么弹簧将是在它轻松的长度,而读数将是零。如果你将秤想质量的方向加速,那么弹簧将压缩。如果你将秤向质量的反方向加速,弹簧将展开。在每个情况下秤是读出的数值是对应质量上的正交力。除去质量可以将读数变成相对的,得出的单位是牛顿/千克单位,这与米/秒2相同 。

加速计的测量是可以用这种方法确切地来解释清楚。

问题:加速计的测量什么的? 答案:每质量单位的正交力

注意这并不是净力/质量单元 (这就可能是加速度),但它是没单元质量的正交力。这稍微有一些非常规的数量是相对于一个过山车的乘客在转弯所感觉的。这个解释甚至可在非向量的总加速度读数都有用,三轴加速计在静止时是 9.8 牛顿/千克,在自由落下时为零,在转弯时是大于 9.8。

这正交力解释甚至于水平方向的一轴加速计有效。这读数是非零因为在设备内部的测试质量必须有一个应用力来加速它。那正好是刚好是水平方向上的正交力。

当我们讨论加速计读数时,我们可以称它为正交力/质量单元,单位是牛顿/千克。

问题:我认为加速计是测量加速度!

答案:当一个力不是运动加速度时,这里我们非常谨慎的是我们不称它为一个加速度。例如,一个保持静止的物体若有 9.8 米/秒2 的 “加速度” 是一个很显然有困难的解释,但它就是加速计的读数呢。

我们可以改正加速计读数来得到正确的加速度,只需加上沿着传感器箭头方向的重力加速度成分。例如,如果加速计的轴指针向上,它的重力成分是 -9.8 米/秒2 。当箭头向上并且设备静止时,加速计的读数是 9.8 米/秒2。加上 -9.8 米/秒2后,我们得到零,这是正确的加速度。如果箭头是水平的,读数是零,但重力成分也是零,我们仍然可以得到为零的正确加速度。

问题:那 g-力又是什么呢?

答案:我们避免g-力的使用,因为这数量没有力的单位的。

反之,g-因素是可以作为正交力/质量单元的标记,可应用在轴的标记和在讨论中。

你可以看到一个静坐在桌面上的物体的g-因素是1,在自由落下时是零等等。g-因素是无量纲的。如果正交力是矢量,那么g-因素也是。g-因素完全是可选择的 – 它只是避免一长串名字的捷径。

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