加速度传感器的原理:通过这个加速度传感器,可以测量手机或者是手环在三个不同方向上的加速度 。通过对加速度的值进行计算,就可以大概测出走路的步数 。功耗更小但精度低
有一种特殊的材料,叫压电陶瓷材料,这种材料制备成的加速度传感器可根据作用在上面的力的大小产生不同的形变,就可以产生不同的电压变化 。通过作用在上面的力来测量出加速度,然后通过加速度判断出人在走路时是在哪个方向进行运动,或者说频率大概是多少 。
各种结构型式的加速度传感器应用
下面来了解下这四种加速度传感器在振动、冲击测量中的应用 。
压电式加速度传感器
压电式加速度传感器是一种自发式传感器,其输出电荷与所感受的加速度成正比 。它具有精确度高、频响宽、动态范围大、尺寸小、重量轻、寿命长、易于安装、稳定性好等特点 。可以采用天然石英,经过适当切割构成敏感元件,但灵敏度低,造价高 。目前常用的是铁电材料,这是一种经过人工极化处理而具有压电性质的人工陶瓷,采用良好的配制烧结工艺可以得到很高的压电灵敏度和工作温度,经过老化处理后可以保证长期温度稳定性,它易于制成各种形状的敏感元件,已先后制成了各种结构形式的加速度传感器 。
单端压缩式具有灵敏度高,共振频率高的特点,适用于一般测量 。基座隔离压缩式可把基座耦合的影响减到最小,更适合于低振级的测量,也适合于安装面上有应变或温度不稳定的地方 。
环形剪切式具有尺寸小,重量轻的特点,适于测量冲击或轻小结构件的振动,因敏感元件与底座很好的隔离,故能有效地避开底座弯曲和噪声的影响,因敏感元件只受剪切作用,就减小了热释电效应 。中心孔安装环形剪切式可任意选定接线方向 。隔离剪切式采用了多块晶体和无源补偿片,提高了灵敏度,扩宽了温度范围,保证了稳定性,具有最高的信噪比 。
集成电路式压电加速度传感器
集成电路式压电加速度传感器的制成是微电子学技术的发展结果,在这种传感器的壳体内装有微电子信号适调电路,因此做到了低阻抗输出,输出信号大,对电缆和接头带来的干扰信号很不敏感,对各种环境因素不敏感,用一根双线电缆或两根塑料皮绞合线可同时起到供电和传输信号的作用,使用长电缆也不会降低灵敏度,不会增加噪声,结构简单,造价低,且改善了性能,特别适用于各种工程现场和需要远距离测量的地方,对灵敏度高的甚至可以直接接记录仪器,使用方便 。Endevco称这种传感器为ISOTRON,下图为等效电路图 。
加速度传感器是什么?加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备 。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,就好比地球引力,也就是重力 。加速力可以是个常量,比如g,也可以是变量 。加速度计有两种:一种是角加速度计,是由陀螺仪(角速度传感器)的改进的 。另一种就是线加速度计 。
分类
【加速度传感器是什么】压电式
压电式加速度传感器又称压电加速度计 。它也属于惯性式传感器 。压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化 。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比 。
压阻式
基于世界领先的MEMS硅微加工技术,压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点,易于集成在各种模拟和数字电路中,广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域 。
电容式
电容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器 。电容式加速度传感器/电容式加速度计是对比较通用的加速度传感器 。在某些领域无可替代,如安全气囊,手机移动设备等 。电容式加速度传感器/电容式加速度计采用了微机电系统(MEMS)工艺,在大量生产时变得经济,从而保证了较低的成本 。
伺服式
伺服式加速度传感器是一种闭环测试系统,具有动态性 能好、动态范围大和线性度好等特点 。其工作原理,传感器的振动系统由 "m-k”系统组成,与一般加速度计相同,但质量m上还接着一个电磁线圈,当基座上有 加速度输入时,质量块偏离平衡位置,该位移大小由位移传感器检测出来,经伺服放大器 放大后转换为电流输出,该电流流过电磁线圈,在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力,力图使质量块保持在仪表壳体中原来的平衡位置上,所以伺服加速度传感器在闭环状态下工作 。由于有反馈作用,增强了抗干扰的能力,提高测量精度,扩大了测量范围,伺服加速度 测量技术广泛地应用于惯性导航和惯性制导系统中,在高精度的振动测量和标定中也有应用 。
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