重力传感器是捷联式航空重力仪的核心器件,其精度将直接影响捷联式航空重力仪的测量精度。实验室自主研制的捷联式航空重力仪采用的是石英挠性摆式加速度计,技术成熟度比较高,经适当筛选并采用精密温控系统后基本可满足标量重力仪对重力传感器的要求。但石英挠性摆式加速度计是上世纪六、七十年代设计的产品,量程较大,采用的模拟伺服控制回路的控制精度偏低,且磁钢磁特性的衰减、结构应力的变化等因素会引起加速度计的长期漂移。本文从石英挠性摆式加速度计的基本结构及数学模型、误差模型及具体影响因素、加速度计小量程改进设计、加速度计高精度改进设计等四个方面进行了研究与分析,归纳如下:1.建立了加速度计的相关误差模型,对加速度计偏值误差的来源和偏值稳定性进行了详细的分析。然后从加速度计表头、伺服电路和加工装配三个方面对影响石英挠性摆式加速度计性能的具体因素进行了分析。经过分析,要想减小加速度计的量程,可以通过增大加速度计电流标度因数和减小挠性梁的刚度来实现。而要想提高加速度计的精度可通过减小磁场磁感应强度、改变加工技术和装配工艺来实现。2.论述了石英挠性摆式加速度计小量程设计的关键技术。采用减小工作间隙磁感应强度、增大摆片质量、增大线圈质量、减小线圈有效长度和减小挠性梁的刚度等方法减小了加速度计的量程。并给出了加速度计结构改进设计的具体参数。分别通过理论计算和ANSYS软件仿真对改进设计进行了验证。验证结果表明,本文设计的结构参数符合要求,能达到±2g的量程指标。3.论述了石英挠性摆式加速度计高精度设计的关键技术。衡量加速度计精度的两个指标主要是零位偏值和标度因数稳定性,所以设计的使摆组件偏移最大,挠性梁刚度减小,快速的增大了灵敏度。选用钐钴Sm2Co17作为改进型磁钢材料,稳定性明显高于铝镍钴。同时本文设计了一种分步刻蚀摆片的加工方法,可进一步降低挠性梁表面粗糙度。建议了一种深反应离子刻蚀法,可加工亚微米及以下尺寸。经过仿真验证,改进后的电流标度因数可达5.92mA/g,符合设计之初所提>5mA/g的要求指标。通过重力场标定实验从侧面证明了本文设计的小量程高精度方案的可行性。