본 연구는 석영 (fused silica) 펜듈럼 기반 High-G 가속도계의 수학적 모델링과 전자기 구동부 설계 및 평가에 대한 내용을 다루고 있다. 특히, 가속도계 환산계수의 열이력오차를 개선하기 위해 열탄성 특성 을 갖는 복원코일 마운팅 소자를 설계∙적용하여 복원코일의 불균일한 열변형에 기인하는 환산계수의 열이력 및 온도복합오차를 효과적으로 감소시킬 수 있도록 하였다. 고기동 환경의 고가속도 측정을 위 해 펜듈럼 및 전자기 구동부 설계 파라미터를 최적화하였고, 진동, 충격 등 내환경특성을 고려한 기구부 파라미터 설계, 그리고 광역 동작온도 범위를 갖는 저전력 소모형 하이브리드 전자부를 설계∙반영 하 였다. 제작된 시제품에 대해 바이어스, 환산계수 및 입력축비정렬오차 등 정적 성능계수를 추출하였고, 원심력을 이용한 고가속도 시험기를 통해 고가속도 측정 능력을 평가함으로써 설계목표 충족 여 부를 검증하였다.

Design and Verification on the Miniature High-G Accelerometer Based on the Fused Silica Pendulum with Temperature Compensation Element for Scale Factor

Jae-Beom Seo*, Jong-Wook Kim

This paper presents a mathematical modeling, design of electro-magnetic driving system and verification of High-G accelerometer based on the fused silica pendulum. Specially, we design and apply the mounting elements for force coils on the purpose of improving the scale factor temperature hysteresis of accelerometer, and made the scale factor hysteresis and composite error comes from heterogeneous thermal deformation possible to reduce effectively. In order to measure the high acceleration under high dynamic condition, we optimize the various design parameters of pendulum and electro-magnetic driving system, design the mechanical parameters in consideration of vibration and shock condition, and design and apply the miniature hybrid electornic circuit for wide operating temperature range and exteremely low power consumptsion. We extract the bias, scale factor and axis misalignment of proto-type accelerometer, and verify the design requirement for high-g measurement capability by the centrifugal test.

Keywords: accelerometer, high-g, fused silica pendulum, centrifugal test

Speaker 서재범* 파인에스엔에스