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    解析各類加速度傳感器的工作原理

    發布時間:2019-12-18 責任編輯:lina

    【導讀】加速度傳感器是用來將加速度這一物理信號轉變成便于測量的電信號的測試儀器。它是工業、國防等許多領域中進行沖擊、振動測量常用的測試儀器。
      
    加速度傳感器是用來將加速度這一物理信號轉變成便于測量的電信號的測試儀器。它是工業、國防等許多領域中進行沖擊、振動測量常用的測試儀器。
     
    那么加速度傳感器的工作原理是如何的呢?下面跟小編一起來學習下吧:
     
    敏感元件將測點的加速度信號轉換為相應的電信號,進入前置放大電路,經過信號調理電路改善信號的信噪比,再進行模數轉換得到數字信號,最后送入計算機,計算機再進行數據存儲和顯示。
     
    當傳感元件以加速度 a 運動時,質量塊受到一個與加速度方向相反的慣性力作用,發生與加速度成正比 a 的形變,使懸臂梁也隨之產生應力和應變。該變形被粘貼在懸臂梁上的擴散電阻感受到。根據硅的壓阻效應,擴散電阻的阻值發生與應變成正比的變化,將這個電阻作為電橋的一個橋臂,通過測量電橋輸出電壓的變化可以完成對加速度的測量。
     
    解析各類加速度傳感器的工作原理
       
    線加速度計的原理是慣性原理,也就是力的平衡,A(加速度)=F(慣性力)/M(質量) 我們只需要測量 F 就可以了。怎么測量 F?用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到 F 對應于電流的關系。只需要用實驗去標定這個比例系數就行了。當然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
     
    多數加速度傳感器是根據壓電效應的原理來工作的。
     
    所謂的壓電效應就是 “對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發生形變以外,還將改變晶體的極化狀態,在晶體內部建立電場,這種由于機械力作用使介質發生極化的現象稱為正壓電效應 ”。
     
    一般加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產生電壓,只要計算出產生電壓和所施加的加速度之間的關系,就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然,還有很多其它方法來制作加速度傳感器,比如壓阻技術,電容效應,熱氣泡效應,光效應,但是其最基本的原理都是由于加速度產生某個介質產生變形,通過測量其變形量并用相關電路轉化成電壓輸出。每種技術都有各自的機會和問題。
     
    壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業中的廣泛應用而發展最快。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點,這種附加系統也越來越多。
     
    壓電技術主要在工業上用來防止機器故障,使用這種傳感器可以檢測機器潛在的故障以達到自保護,及避免對工人產生意外傷害,這種傳感器具有用戶,尤其是質量行業的用戶所追求的可重復性、穩定性和自生性。但是在許多新的應用領域,很多用戶尚無使用這類傳感器的意識,銷售商冒險進入這種尚待開發的市場會麻煩多多,因為終端用戶對由于使用這種傳感器而帶來的問題和解決方法都認識不多。如果這些問題能夠得到解決,將會促進壓電傳感器得到更快的發展。
     
    使用加速度傳感器有時會碰到低頻場合測量時輸出信號出現失真的情況,用多種測量判斷方法一時找不出故障出現的原因,經過分析總結,導致測量結果失真的因素主要是:系統低頻響應差,系統低頻信噪比差,外界環境對測量信號的影響。 所以,只要出現加速度傳感器低頻測量信號失真情況,對比以上三點看看是哪個因素造成的,有針對性的進行解決。
     
     
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