第一节 产品定义、性能及应用特点

加速度计是惯性导航、惯性制导和控制检测设备的重要测量元件。无论是惯性导航还是惯性制导都是利用加速度计敏感这一特性来测量载体的运动加速度的。

加速度计的种类有很多，包括摆式加速度计、挠性加速度计、电磁加速度计、静电加速度计、振梁式加速度计等。

线加速度计是捷联惯性导航系统中关键的惯性元件，其主要特点是起动快，环境适应性强，体积小，可靠性高，量程范围宽，抗冲击。可以广泛地应用于航海、航空、航天、兵器等惯性导航系统、惯性制导系统、航向姿态基准系统以及矿井、油井等测斜系统。

第二节 发展历程

20世纪40年代，德国研制了世界第一只摆式陀螺加速度计。不过它首先被应用到了军用火箭V-2上，它极大地提高了火箭的命中率。在此后的半个世纪，由于航空、航海和航天领域对惯性测量元件的需求，各种新型加速度计应运而生，其性能和精度也有了很大的完善和提高。

20世纪50年代，液体悬浮技术成功地应用于摆式加速度计，是现代惯性导航技术发展史上的一个里程碑。至60年代液浮惯性元件已发展到成熟阶段。液浮摆式加速度计的支承轴采用很细的轴尖，轴承采用仪表宝石轴承。其实质是利用浮力平衡重力。反馈力矩平衡惯性力矩的闭环力平衡式加速度传感器。该加速度计具有灵敏度高、稳定性和可靠性高、抗冲击振动能力强等优点，但其体积大，加工和装配工艺要求非常严格。美国在50年代初期用于“雷神”中程地地导弹，50年代末期用于“大雷神”洲际地地导弹，60年代用于“北极星Al，AZ，A3”及“海神C3”中程潜地导弹，70 年代到80年代用于“MX”，陆基洲际导弹和“三叉戟Ⅰ，Ⅱ”潜地洲际导弹，前苏联用于陆基“SS16-20Ⅲ”洲际导弹和“SS-N-6-20”等潜地系列导弹都应用了该类型加速度计。

石英振梁加速度计（简称VBA）在国外发展的比较早，最早可追寻到1981年，目前已得到广泛的应用。VBA在国内的开始研制时间尚不清楚，但可查的有关论文最早时间为1995年。

美国的模拟器件公司1989年开始进行叉指式电容微加速度传感器研究，1993年投产，现已形成ADxL系列产品，最大可承受60000g过载冲击，线性度优于1%。在美国军方合同的资助下，1996年德雷柏实验室研制出量程为100000g，线性度优于3%的加速度计。20世纪90年代末美国圣地亚国家实验室研制成功了一种钻地武器用的高g值电容式加速度计。我国硅微加速度计的研制处于起步阶段，研制的单位有清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、信息产业部13所、航天771所和航天总公司16所等。

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第三节 产品技术发展现状

液体悬浮技术成功地应用于摆式加速度计，是现代惯性导航技术发展史上的一个里程碑。至60年代液浮惯性元件已发展到成熟阶段。

石英振梁加速度计是利用石英谐振器的力——频特性，将加速度通过检测质量转换为惯性力而引起石英晶体谐振器的形变，使谐振器的固有频率发生变化，再通过测量两个谐振器的差频得到加速度值，这两个谐振器为推挽式配置。在国外发展的比较早，目前在世界范围已得到广泛的应用。技术上日趋成熟，应用上日益广泛。

光纤加速度计采用光纤传感技术来测量质量块的惯性力，从而测量加速度。

目前在国外，光纤加速度计己经有成熟的产品出现，在美英等发达国家技术比较成熟。我国的光纤加速度计的研制起步较晚，目前仍处于实验室阶段，未见到相关的技术指标报道。

目前在国外，低精度的硅微加速度已形成系列产品，中高精度的已经接近惯导级水平，我国硅微加速度计的研制处于起步阶段。距离实际应用还有一段距离。

第四节 产品工艺特点或流程

液浮摆式加速度计的支承轴采用很细的轴尖，轴承采用仪表宝石轴承。其实质是利用浮力平衡重力。反馈力矩平衡惯性力矩的闭环力平衡式加速度传感器。该加速度计具有灵敏度高、稳定性和可靠性高、抗冲击振动能力强等优点，但其体积大，加工和装配工艺要求非常严格。液浮摆式加速度计作为一种典型的加速度计，目前仍在不断地发展。

石英挠性加速度计具有精度和灵敏度高、功耗小、热稳定性好、机械迟滞和弹性后效小、易于小型化等特点，在惯性导航系统、大地测量系统中有广泛的用途。

光纤加速度计除了具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性外，还具有体积小、质量轻、动态范围宽、响应快、精度高、可以将光源与敏感元件分离以及可以在恶劣环境下使用等优点。目前光纤加速度计在原理上主要有三大类：光强调制型、相位调制型和波长调制型。光强调制型光纤加速度计有透射式、反射式和偏振式等。其基本原理是：由于受到被测加速度的调制，所以经透射、反射或偏振效应后，光纤接收到光强的变化，藉此测量出加速度值。这类加速度计的优点是结构比较简单，对光源、探测器等要求不高，容易实现。相位调制型光纤加速度计的实质是传感光纤受质量块惯性力的作用导致通过它的光产生相位变化，相位变化量即代表被测加速度值。相位调制型光纤加速度计可实现全光纤化，可以比光强调制型体积更小，动态范围更大，测试精度更高。

硅微机械加速度计是一种微电子技术和微机械加工技术相结合的惯性仪表，其检测质量可以做到几个毫克，硅微加速度计敏感元件采用单晶硅或多晶硅材料制作而成，加工工艺包括体微机械加工工艺、表面机械加工工艺和LIGA工艺等。硅微加速度计按照控制方式可分为开环工作方式和闭环工作方式；按照信号检测方式可分为硅电容加速度计、硅压阻加速度计、硅压电加速度计、电子隧道型加速度计及热传导加速度计。

硅电容加速度计的基本结构由一个差动电容器和检测电桥两部分组成。差动电容器有两块固定极板和一块作为检测质量的可动极板。当被测加速度使检测质量发生位移后，改变了极板间距离，从而使电容量改变，由电桥将变化量检出就获得了被测加速度。与硅压阻加速度计相比较，硅电容加速度计克服了硅压阻加速度计具有的对温度和安装等感应应力十分敏感的缺点，但其缺点是易受电磁干扰，输出非线性和信号调解电路复杂。

硅压阻加速度计的工作原理是，当被测加速度作用到检测质量上后，使其发生运动，与它相连的悬臂支撑由此产生弯曲变形，使梁上的压阻阻值改变并由惠斯登电桥输出相应的电压信号。

硅压电加速度计通常由压电电极和检测质量组成，当检测质量受到加速度作用后，两极板间将产生电荷变化，经放大和控制电路就可获得被测加速度。硅微加速度计具有体积小、质量轻，结构简单、成本低、可靠性高和抗冲击能力强等特点。略……

第五节 线加速度计市场现状分析及预测

加速度计是应用十分广泛的惯性传感器件之一，它的理论基础实际上就是牛顿第二定律。根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法直接测量的，但却可以测量其加速度。

线加速度计是惯性测量和导航系统的主要惯性元件之一，当前，传统的力再平衡摆式加速度计占据加速度计的主要市场，对加速度计输出数字化的迫切要求，推动了石英振梁式加速度计的发展。随关微电子加工技术向惯性技术的渗透，微硅加速度计已崭露头角并受到广泛的关注。

加速度计目前在军用航空航天市场应用比较大，在民用汽车领域应用也比较广阔。

当前面向消费电子应用的惯性MEMS市场正在扩大。05至06年间陀螺仪和加速度计市场增长了55%，达到2.32亿美元的规模。预计这一市场从2006年至2011年将以35%的复合年增长率成长。

第六节 线加速度计产品产量分析及预测

图表  线加速度计在汽车行业产量及预测（万/件套）

图表  线加速度计在航空航天行业产量及预测（万/件套）

图表  线加速度计在消费电子行业产量及预测（万/件套）

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第七节 经营管理风险

企业内部管理是一个不可忽视的问题。从设备管理方面分析，在企业转变经济增长方式中，技术装备的完好有效是一个重要的物质条件。加强设备管理，提高企业技术装备素质，健全和完善设备管理的激励机制和约束机制，企业不仅要保证国有资产保值增值，而且要使设备经常处于完好有效状态，这就说明在加快企业改革开放步伐的同时，改革企业设备管理体制是当前造就企业机制转换的一项十分重要的工作。目前加速度计企业的规模、地理位置、人员素质及设备检测检修水平都不尽相同，所以设备管理工作的开展不够平衡。

从人力资源管理方面分析，人才对于加速度计企业的发展至关重要，但是我国目前相关的高级管理人才、技术人才比较缺乏，储备不足，而服务人员的专业化水平也有待提高。此外，人力资源管理制度缺乏创新和竞争活力，还没有形成规范的人力资源管理和开发模式。

本行业企业目前规模都不是很大，企业大部分缺乏管理体制，用人机制方面也缺少灵活性，没有良好的人才引入制度和比较完善的约束与激励机制。

企业只注重眼前利益，产品质量监督不到位，缺少长期经营理念和策略。

第八节 防范措施

我国加速度计行业经过这几年的发展，取得了一定的成绩。市场竞争力显著提高。但是，总的来看，行业的发展还不成熟，面临的困难还很多。

我国加速度计行业要加大技术改造力度，提高产业集中度规范市场秩序。

加大产品结构调整力度积极满足市场需求

选择合适的材料，采用合理的结构，以及应用新的低成本温度补偿环节，能够大幅度提高微机械加速度计的精度。

将微机械加速度计表头和信号处理电路集成在单片基体上，也能够减小信号传输损耗，降低电路噪声，抑制电路寄生电容的干扰。

选择合理的工艺手段和材料，降低制作成本，为微机械加速度计批量化生产提供工艺路线，同时，标准化微机电系统工艺，确保加工结果均匀、稳定、提高成品率，为微机械加速度计投片生产提供一套利于操作、重复性好的工艺方法，也是微硅加速度计发展的重要方向。

微机械加速度计的失效在汽车安全、心脏起搏器、惯性导航和制导等方面的应用中是致命的，因此可靠性应用研究在目前引起了高度重视。技术的成熟和广泛应用与可靠性规律的充分掌握和测试手段的完善是分不开的。深入研究其失效规律，掌握失效规律后，如何在器件设计、制造和使用中避免失效或性能下降都是需要进一步研究的方面。

微机械加速度计在民用领域中的应用越来越广，但随着应用的不断深入，对微机械加速度计在成本、性能和精度上也提出了一些新的要求，从而也促进微机械加速度计在制造工艺、材料选取、设计方法等方面的不断发展。

目前，市场在呼唤过得硬的产品和信得过的企业以及社会化的服务。这一点是当前加速度计市场发展的关键。我国加速度计行业公司实现正确的市场定位，进行分工协作，找准研究开发、生产制造、系统集成、信息服务这一产业链中自己所能扮演的角色，发挥自己的专长，推动行业的大联合，促进集约化生产，走产业化发展之路。

主管部门要加强对行业的管理和领导，并出台择优支持和大力扶持的行业政策，加速行业的规范化管理，推行准入制和许可证制，刻不容缓地建立并逐步完善产品的标准体系，积极稳妥地促进其产业化发展。

无论政府、行业、公司、厂商还是用户，都需要提高质量意识，努力建立一套完整的质量保障和监督服务体系，杜绝伪劣、不良产品进入市场，防止既无技术、又无产品、更无人才的“三无”公司扰乱市场，逐步形成有序竞争和良性发展的局面，真正使加速度计产业成为行业的一个新的经济增长点。略……

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