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- 加速度傳感器的工作原理解析
- 來源：工控網(wǎng) 發(fā)表于 2020/6/28
加速度傳感器是用來將加速度這一物理信號轉(zhuǎn)變成便于測量的電信號的測試儀器。它是工業(yè)、國防等許多領(lǐng)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(xué)習(xí)下吧：
敏感元件將測點的加速度信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，進入前置放大電路，經(jīng)過信號調(diào)理電路改善信號的信噪比，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，最后送入計算機，計算機再進行數(shù)據(jù)存儲和顯示。
當(dāng)傳感元件以加速度a運動時，質(zhì)量塊受到一個與加速度方向相反的慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使懸臂梁也隨之產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。該變形被粘貼在懸臂梁上的擴散電阻感受到。根據(jù)硅的壓阻效應(yīng)，擴散電阻的阻值發(fā)生與應(yīng)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。
加速度傳感器的工作原理解析
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(zhì)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(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實驗去標(biāo)定這個比例系數(shù)就行了。當(dāng)然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。
所謂的壓電效應(yīng)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(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場，這種由于機械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng) ”。
一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)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(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)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(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)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(tǒng)也越來越多。
壓電技術(shù)主要在工業(yè)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(chǎn)生意外傷害，這種傳感器具有用戶，尤其是質(zhì)量行業(yè)的用戶所追求的可重復(fù)性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應(yīng)用領(lǐng)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(fā)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(fā)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(xiàn)失真的情況，用多種測量判斷方法一時找不出故障出現(xiàn)的原因，經(jīng)過分析總結(jié)，導(dǎo)致測量結(jié)果失真的因素主要是：系統(tǒng)低頻響應(yīng)差，系統(tǒng)低頻信噪比差，外界環(huán)境對測量信號的影響。 所以，只要出現(xiàn)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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