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認識加速度傳感器的分類
加速度傳感器是指能夠感受加速度并轉換成可用輸出信號的傳感器。 多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應的原理來工作的。今天我們主要來認識一下加速度傳感器的分類。
一、壓電式加速度傳感器
壓電式傳感器是利用彈簧質量系統(tǒng)原理。敏感芯體質量受振動加速度作用后產生一個與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號。
壓電式加速度傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產生電荷信號不需要任何外界電源等特點，是被最為廣 泛使用的振動測量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器的結構簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標與材料特性、設計和加工工藝密切相關，因此在市場上銷 售的同類傳感器性能的實際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。
二、壓阻式加速度傳感器
應變壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導體材料制成電阻測量電橋，其結構動態(tài)模型仍然是彈簧質量系統(tǒng)?，F(xiàn)代微加工制造技術的發(fā)展使壓阻形式敏感芯體的設計具有很大的靈活性以適合各種不同的測量要求。
在靈敏度和量程方面，從低靈敏度高量程的沖擊測量，到直流高靈敏度的低頻測量都有壓阻形式的加速度傳感器。同時壓阻式加速度傳感器測量頻率范圍 也可從直流信號到具有剛度高，測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設計也是壓阻式傳感器的一個亮點。需要指出的是盡管壓阻敏感芯體的設計和應 用具有很大靈活性，但對某個特定設計的壓阻式芯體而言其使用范圍一般要小于壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點是受溫度的影響較大，實用的傳感器 一般都需要進行溫度補償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力，但對特殊使用的敏感芯體制造成本將遠高于壓電型加速度傳感 器。
三、電容式加速度傳感器
電容型加速度傳感器的結構形式一般也采用彈簧質量系統(tǒng)。當質量受加速度作用運動而改變質量塊與固定電極之間的間隙進而使電容值變化。
電容式加速度計與其它類型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應、環(huán)境適應性好等特點，尤其是受溫度的影響比較??；但不足之處表現(xiàn)在信號的 輸入與輸出為非線性，量程有限，受電纜的電容影響，以及電容傳感器本身是高阻抗信號源，因此電容傳感器的輸出信號往往需通過后繼電路給于改善。在實際應用 中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測量，其通用性不如壓電式加速度傳感器，且成本也比壓電式加速度傳感器高得多。
四、伺服式加速度傳感器
伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動態(tài)性能好、動態(tài)范圍大和線性度好等特點。其工作原理，傳感器的振動系統(tǒng)由“m-k”系統(tǒng)組成，與 一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經伺服放大器放大后轉 換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產生電磁恢復力，力圖使質量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài) 下工作。由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度測量技術廣泛地應用于慣性導航和慣性制導系統(tǒng)中，在高精度的振動 測量和標定中也有應用。
一、壓電式加速度傳感器
壓電式傳感器是利用彈簧質量系統(tǒng)原理。敏感芯體質量受振動加速度作用后產生一個與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號。
壓電式加速度傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產生電荷信號不需要任何外界電源等特點，是被最為廣 泛使用的振動測量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器的結構簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標與材料特性、設計和加工工藝密切相關，因此在市場上銷 售的同類傳感器性能的實際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。
二、壓阻式加速度傳感器
應變壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導體材料制成電阻測量電橋，其結構動態(tài)模型仍然是彈簧質量系統(tǒng)?，F(xiàn)代微加工制造技術的發(fā)展使壓阻形式敏感芯體的設計具有很大的靈活性以適合各種不同的測量要求。
在靈敏度和量程方面，從低靈敏度高量程的沖擊測量，到直流高靈敏度的低頻測量都有壓阻形式的加速度傳感器。同時壓阻式加速度傳感器測量頻率范圍 也可從直流信號到具有剛度高，測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設計也是壓阻式傳感器的一個亮點。需要指出的是盡管壓阻敏感芯體的設計和應 用具有很大靈活性，但對某個特定設計的壓阻式芯體而言其使用范圍一般要小于壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點是受溫度的影響較大，實用的傳感器 一般都需要進行溫度補償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力，但對特殊使用的敏感芯體制造成本將遠高于壓電型加速度傳感 器。
三、電容式加速度傳感器
電容型加速度傳感器的結構形式一般也采用彈簧質量系統(tǒng)。當質量受加速度作用運動而改變質量塊與固定電極之間的間隙進而使電容值變化。
電容式加速度計與其它類型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應、環(huán)境適應性好等特點，尤其是受溫度的影響比較??；但不足之處表現(xiàn)在信號的 輸入與輸出為非線性，量程有限，受電纜的電容影響，以及電容傳感器本身是高阻抗信號源，因此電容傳感器的輸出信號往往需通過后繼電路給于改善。在實際應用 中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測量，其通用性不如壓電式加速度傳感器，且成本也比壓電式加速度傳感器高得多。
四、伺服式加速度傳感器
伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動態(tài)性能好、動態(tài)范圍大和線性度好等特點。其工作原理，傳感器的振動系統(tǒng)由“m-k”系統(tǒng)組成，與 一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經伺服放大器放大后轉 換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產生電磁恢復力，力圖使質量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài) 下工作。由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度測量技術廣泛地應用于慣性導航和慣性制導系統(tǒng)中，在高精度的振動 測量和標定中也有應用。
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