加速度传感器原理与校准

文/ 发布于2017-08-10 浏览次数:1229

加速度传感器指的是一种能够测量加速力,并且可以将加速力转换为电信号的电子设备。目前加速传感器广泛应用于工业控制、仪器仪表;手柄振动和摇晃、玩具、鼠标;汽车制动启动检测、报警系统;结构物、环境监视;工程测振、地质勘探、地震检测;铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析;高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察等领域。


加速度传感器原理与分类


1、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。


加速度传感器原理与校准

加速度传感器原理图


2、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。

3、电容式

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。

4、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。


加速度传感器原理与校准


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。


加速度传感器校准的方法

自检加速度传感器一般无需二次校准,如需要可通过重力加速度g测量出实际灵敏度,由二次仪表进行修正。例如,某一集成加速度传感器量程为±2g,标准灵敏度为1V/g,将其垂直于水平面正立时输出2.5V直流电压,将其水平放置时输出为1.55V直流电压,那么该集成加速度传感器的实际灵敏度为(2.5-1.55)V/g。


加速度传感器原理与校准



加速度传感器的类型

总的来说有两类加速度传感器:交流响应加速度传感器直流响应加速度传感器。

作为交流响应的加速度传感器,正如它的名称,它的输出是交流耦合的。此类传感器不能用来测试静态的加速度,比如重力加速度和离心加速度。他们仅适合测量动态事件。而直流响应的加速度传感器,具有直流耦合输出,能够响应低至0赫兹的加速度信号。因此直流响应的加速度传感器适合同时测试静态和动态的加速度。并不是只有需要测试静态加速度时才选择直流响应的加速度传感器

加速度传感器在实际生活的应用中,还需要根据不同的应用场景娟儿产品的特性,来做出合理的选型及产品的安装使用与维护。

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