加速度傳感器原理與應用
發布時間:2018-11-08 責任編輯:wenwei
【導讀】如今,每個人都非常關注健康。不管是出門佩戴手環、jibuqi,haishinashoujijiluxingzoubushu,yijingchengweihenduorendeshenghuoxiguan。najibuqidaodishizenmegongzuode?xianzaideshoujishouhuanlimian,yibanshiyongyigefeichangxiaodexinpian——三軸加速度傳感器。這種三軸加速度傳感器就是計步器的關鍵元器件,下麵小編為大家介紹加速度傳感器原理與應用。
加速度傳感器的原理:
通(tong)過(guo)這(zhe)個(ge)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi),可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)手(shou)機(ji)或(huo)者(zhe)是(shi)手(shou)環(huan)在(zai)三(san)個(ge)不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)加(jia)速(su)度(du)。通(tong)過(guo)對(dui)加(jia)速(su)度(du)的(de)值(zhi)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan),就(jiu)可(ke)以(yi)大(da)概(gai)測(ce)出(chu)走(zou)路(lu)的(de)步(bu)數(shu)。功(gong)耗(hao)更(geng)小(xiao)但(dan)精(jing)度(du)低(di)

有you一yi種zhong特te殊shu的de材cai料liao,叫jiao壓ya電dian陶tao瓷ci材cai料liao,這zhe種zhong材cai料liao製zhi備bei成cheng的de加jia速su度du傳chuan感gan器qi可ke根gen據ju作zuo用yong在zai上shang麵mian的de力li的de大da小xiao產chan生sheng不bu同tong的de形xing變bian,就jiu可ke以yi產chan生sheng不bu同tong的de電dian壓ya變bian化hua。通tong過guo作zuo用yong在zai上shang麵mian的de力li來lai測ce量liang出chu加jia速su度du,然ran後hou通tong過guo加jia速su度du判pan斷duan出chu人ren在zai走zou路lu時shi是shi在zai哪na個ge方fang向xiang進jin行xing運yun動dong,或huo者zhe說shuo頻pin率lv大da概gai是shi多duo少shao。
各種結構型式的加速度傳感器應用
下麵來了解下這四種加速度傳感器在振動、衝擊測量中的應用。
壓電式加速度傳感器
壓電式加速度傳感器是一種自發式傳感器,其輸出電荷與所感受的加速度成正比。它具有精確度高、頻響寬、動態範圍大、尺寸小、重量輕、壽命長、易於安裝、wendingxinghaodengtedian。keyicaiyongtianranshiying,jingguoshidangqiegegouchengminganyuanjian,danlingmindudi,zaojiagao。muqianchangyongdeshitiediancailiao,zheshiyizhongjingguorengongjihuachulierjuyouyadianxingzhiderengongtaoci,caiyonglianghaodepeizhishaojiegongyikeyidedaohengaodeyadianlingminduhegongzuowendu,jingguolaohuachulihoukeyibaozhengchangqiwenduwendingxing,tayiyuzhichenggezhongxingzhuangdeminganyuanjian,yixianhouzhichenglegezhongjiegouxingshidejiasuduchuanganqi。
單(dan)端(duan)壓(ya)縮(suo)式(shi)具(ju)有(you)靈(ling)敏(min)度(du)高(gao),共(gong)振(zhen)頻(pin)率(lv)高(gao)的(de)特(te)點(dian),適(shi)用(yong)於(yu)一(yi)般(ban)測(ce)量(liang)。基(ji)座(zuo)隔(ge)離(li)壓(ya)縮(suo)式(shi)可(ke)把(ba)基(ji)座(zuo)耦(ou)合(he)的(de)影(ying)響(xiang)減(jian)到(dao)最(zui)小(xiao),更(geng)適(shi)合(he)於(yu)低(di)振(zhen)級(ji)的(de)測(ce)量(liang),也(ye)適(shi)合(he)於(yu)安(an)裝(zhuang)麵(mian)上(shang)有(you)應(ying)變(bian)或(huo)溫(wen)度(du)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)地(di)方(fang)。
環huan形xing剪jian切qie式shi具ju有you尺chi寸cun小xiao,重zhong量liang輕qing的de特te點dian,適shi於yu測ce量liang衝chong擊ji或huo輕qing小xiao結jie構gou件jian的de振zhen動dong,因yin敏min感gan元yuan件jian與yu底di座zuo很hen好hao的de隔ge離li,故gu能neng有you效xiao地di避bi開kai底di座zuo彎wan曲qu和he噪zao聲sheng的de影ying響xiang,因yin敏min感gan元yuan件jian隻zhi受shou剪jian切qie作zuo用yong,就jiu減jian小xiao了le熱re釋shi電dian效xiao應ying。中zhong心xin孔kong安an裝zhuang環huan形xing剪jian切qie式shi可ke任ren意yi選xuan定ding接jie線xian方fang向xiang。隔ge離li剪jian切qie式shi采cai用yong了le多duo塊kuai晶jing體ti和he無wu源yuan補bu償chang片pian,提ti高gao了le靈ling敏min度du,擴kuo寬kuan了le溫wen度du範fan圍wei,保bao證zheng了le穩wen定ding性xing,具ju有you最zui高gao的de信xin噪zao比bi。
集成電路式壓電加速度傳感器
集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)式(shi)壓(ya)電(dian)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)製(zhi)成(cheng)是(shi)微(wei)電(dian)子(zi)學(xue)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)結(jie)果(guo),在(zai)這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)殼(ke)體(ti)內(nei)裝(zhuang)有(you)微(wei)電(dian)子(zi)信(xin)號(hao)適(shi)調(tiao)電(dian)路(lu),因(yin)此(ci)做(zuo)到(dao)了(le)低(di)阻(zu)抗(kang)輸(shu)出(chu),輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)大(da),對(dui)電(dian)纜(lan)和(he)接(jie)頭(tou)帶(dai)來(lai)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)很(hen)不(bu)敏(min)感(gan),對(dui)各(ge)種(zhong)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)不(bu)敏(min)感(gan),用(yong)一(yi)根(gen)雙(shuang)線(xian)電(dian)纜(lan)或(huo)兩(liang)根(gen)塑(su)料(liao)皮(pi)絞(jiao)合(he)線(xian)可(ke)同(tong)時(shi)起(qi)到(dao)供(gong)電(dian)和(he)傳(chuan)輸(shu)信(xin)號(hao)的(de)作(zuo)用(yong),使(shi)用(yong)長(chang)電(dian)纜(lan)也(ye)不(bu)會(hui)降(jiang)低(di)靈(ling)敏(min)度(du),不(bu)會(hui)增(zeng)加(jia)噪(zao)聲(sheng),結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan),造(zao)價(jia)低(di),且(qie)改(gai)善(shan)了(le)性(xing)能(neng),特(te)別(bie)適(shi)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)工(gong)程(cheng)現(xian)場(chang)和(he)需(xu)要(yao)遠(yuan)距(ju)離(li)測(ce)量(liang)的(de)地(di)方(fang),對(dui)靈(ling)敏(min)度(du)高(gao)的(de)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)接(jie)記(ji)錄(lu)儀(yi)器(qi),使(shi)用(yong)方(fang)便(bian)。Endevco稱這種傳感器為ISOTRON,下圖為等效電路圖。

壓阻式加速度傳感器
新(xin)式(shi)的(de)壓(ya)阻(zu)式(shi)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)結(jie)構(gou),它(ta)是(shi)由(you)整(zheng)塊(kuai)矽(gui)晶(jing)體(ti)製(zhi)成(cheng)的(de)。它(ta)以(yi)矽(gui)壓(ya)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)作(zuo)為(wei)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian),這(zhe)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)一(yi)塊(kuai)固(gu)定(ding)的(de)矽(gui)電(dian)阻(zu),其(qi)電(dian)阻(zu)的(de)變(bian)化(hua)與(yu)所(suo)承(cheng)受(shou)的(de)機(ji)械(xie)應(ying)力(li)成(cheng)正(zheng)比(bi)。這(zhe)可(ke)以(yi)由(you)體(ti)積(ji)很(hen)小(xiao)的(de)整(zheng)體(ti)矽(gui)片(pian)經(jing)過(guo)微(wei)細(xi)加(jia)工(gong)製(zhi)成(cheng),因(yin)此(ci)又(you)稱(cheng)為(wei)整(zheng)體(ti)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi),從(cong)而(er)避(bi)開(kai)了(le)把(ba)矽(gui)應(ying)變(bian)片(pian)粘(zhan)貼(tie)到(dao)懸(xuan)梁(liang)臂(bi)上(shang)的(de)老(lao)式(shi)結(jie)構(gou)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)機(ji)械(xie)連(lian)接(jie)不(bu)準(zhun)確(que)的(de)影(ying)響(xiang)。壓(ya)阻(zu)式(shi)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)構(gou)成(cheng)為(wei)惠(hui)斯(si)登(deng)電(dian)橋(qiao),產(chan)生(sheng)與(yu)振(zhen)動(dong)加(jia)速(su)度(du)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)。由(you)於(yu)是(shi)配(pei)對(dui)使(shi)用(yong),所(suo)以(yi)保(bao)證(zheng)了(le)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)溫(wen)度(du)條(tiao)件(jian)下(xia)輸(shu)出(chu)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。
zhezhongchuanganqidetedianshinengceliangpinlvdidaozhiliudexinhaoerbuhuichanshengxiangweishizhen。tadeshuchuzukangdi,shuchudianpinggao,neizaizaoshengdi,duidiancihejingdianganraodemingandudi,suoyiyiyuxinhaoshitiao。mouxieyazushijiasuduchuanganqidelingmindugaodaozuyizhijiequdongjiluyi。taduidizuoyingbianhereshunbianbumingan,zaichengshoudachongjijiasuduzuoyongshimeiyoulingdianpiaoyi,keyiyongfanzhuanfajinxingbiaoding,yinciguangfandiyongyudipinzhendonghechixushijianchangdechongjiceliangzhong,liruyunshuguochengzhongzhendonghechongjideceliang、包裝試驗、衝擊波研究、汽車碰撞試驗、模態分析、顫振研究、生物醫學現象的研究中。
變電容式加速度傳感器
變(bian)電(dian)容(rong)式(shi)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)采(cai)用(yong)另(ling)一(yi)種(zhong)物(wu)理(li)原(yuan)理(li)製(zhi)成(cheng)的(de)矽(gui)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi),與(yu)壓(ya)阻(zu)式(shi)的(de)相(xiang)比(bi),它(ta)有(you)更(geng)高(gao)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)抗(kang)環(huan)境(jing)振(zhen)動(dong)和(he)衝(chong)擊(ji)的(de)能(neng)力(li),對(dui)溫(wen)度(du)不(bu)敏(min)感(gan),穩(wen)定(ding)性(xing)好(hao),線(xian)性(xing)度(du)高(gao)。描(miao)述(shu)上(shang)訴(su)各(ge)種(zhong)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)的(de)參(can)數(shu)是(shi):靈敏度、幅頻響應、相頻響應、安裝共振頻率、橫向靈敏度、幅值非線性等。
加速度傳感器應用領域
計步功能隻是加速度傳感器的一部分應用。在車輛安全、橋梁健康等方麵,加速度傳感器都有著非常重要的作用。
中國電子科學研究院工程師廖勇:車che上shang的de安an全quan氣qi囊nang為wei什shen麼me會hui彈dan起qi來lai?車che開kai到dao一yi定ding速su度du以yi上shang,如ru果guo突tu然ran停ting下xia來lai,安an全quan氣qi囊nang就jiu會hui彈dan出chu,這zhe實shi際ji上shang是shi有you一yi個ge加jia速su度du傳chuan感gan器qi在zai測ce量liang車che在zai前qian進jin方fang向xiang的de加jia速su度du。通tong過guo一yi個ge量liang的de變bian化hua,來lai判pan斷duan現xian在zai應ying不bu應ying該gai把ba安an全quan氣qi囊nang彈dan出chu來lai。
以上就是關於加速度傳感器原理與應用知識介紹,加速度傳感器還可以應用在橋梁的健康監測中、汽車領域和硬盤抗衝擊防護實驗中。以汽車為例,它可以應用在汽車碰撞試驗、汽車安全氣囊(Airbag)、ABS防抱死刹車係統、電子穩定程序(ESP)、電控懸掛係統等。
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