總的來說有兩類加速度傳感器：交流響應加速度傳感器直流響應加速度傳感器。

　　

作(zuo)為(wei)交(jiao)流(liu)響(xiang)應(ying)的(de)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，正(zheng)如(ru)它(ta)的(de)名(ming)稱(cheng)，它(ta)的(de)輸(shu)出(chu)是(shi)交(jiao)流(liu)耦(ou)合(he)的(de)。此(ci)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)能(neng)用(yong)來(lai)測(ce)試(shi)靜(jing)態(tai)的(de)加(jia)速(su)度(du)
，比(bi)如(ru)重(zhong)力(li)加(jia)速(su)度(du)和(he)離(li)心(xin)加(jia)速(su)度(du)。他(ta)們(men)僅(jin)適(shi)合(he)測(ce)量(liang)動(dong)態(tai)事(shi)件(jian)。而(er)直(zhi)流(liu)響(xiang)應(ying)的(de)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，具(ju)有(you)直(zhi)流(liu)耦(ou)合(he)輸(shu)出(chu)，能(neng)夠(gou)響(xiang)應(ying)低(di)至(zhi)0赫he茲zi的de加jia速su度du信xin號hao。因yin此ci直zhi流liu響xiang應ying的de加jia速su度du傳chuan感gan器qi適shi合he同tong時shi測ce試shi靜jing態tai和he動dong態tai的de加jia速su度du。並bing不bu是shi隻zhi有you需xu要yao測ce試shi靜jing態tai加jia速su度du時shi才cai選xuan擇ze直zhi流liu響xiang應ying的de加jia速su度du傳chuan感gan器qi。

　　

　　

許(xu)多(duo)對(dui)於(yu)振(zhen)動(dong)的(de)研(yan)究(jiu)需(xu)要(yao)獲(huo)取(qu)加(jia)速(su)度(du)，速(su)度(du)和(he)位(wei)移(yi)的(de)信(xin)息(xi)，這(zhe)些(xie)是(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)設(she)計(ji)和(he)驗(yan)證(zheng)結(jie)構(gou)時(shi)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)重(zhong)要(yao)信(xin)息(xi)。一(yi)般(ban)說(shuo)來(lai)
，加(jia)速(su)度(du)提(ti)供(gong)了(le)很(hen)好(hao)的(de)參(can)考(kao)
，而(er)速(su)度(du)和(he)位(wei)移(yi)卻(que)是(shi)計(ji)算(suan)時(shi)所(suo)需(xu)的(de)變(bian)量(liang)。為(wei)了(le)從(cong)加(jia)速(su)度(du)計(ji)算(suan)出(chu)速(su)度(du)和(he)位(wei)移(yi)
，從(cong)傳(chuan)感(gan)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)加(jia)速(su)度(du)信(xin)號(hao)會(hui)通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)或(huo)模(mo)擬(ni)的(de)形(xing)式(shi)分(fen)別(bie)做(zuo)一(yi)次(ci)和(he)二(er)次(ci)積(ji)分(fen)。這(zhe)就(jiu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)了(le)交(jiao)流(liu)耦(ou)合(he)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)會(hui)產(chan)生(sheng)問(wen)題(ti)。為(wei)了(le)演(yan)示(shi)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，設(she)想(xiang)采(cai)用(yong)交(jiao)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量(liang)一(yi)個(ge)寬(kuan)脈(mai)衝(chong)半(ban)正(zheng)弦(xian)波(bo)信(xin)號(hao)。由(you)於(yu)固(gu)有(you)的(de)交(jiao)流(liu)RC時shi間jian常chang數shu的de限xian製zhi，傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu不bu能neng很hen好hao跟gen輸shu入ru脈mai衝chong吻wen合he。同tong樣yang的de原yuan因yin，在zai脈mai衝chong的de結jie束shu點dian，傳chuan感gan器qi輸shu出chu將jiang產chan生sheng一yi個ge負fu向xiang零ling點dian偏pian移yi。下xia圖tu展zhan示shi了le傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu（紅色的曲線）和寬脈衝半正弦加速度輸入（藍色曲線）的關係。

　　

這個看似微小的幅度上的差異在積分之後將產生重大的誤差1。直(zhi)流(liu)響(xiang)應(ying)的(de)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)卻(que)沒(mei)有(you)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)

，因(yin)為(wei)其(qi)輸(shu)出(chu)能(neng)夠(gou)準(zhun)確(que)的(de)跟(gen)隨(sui)緩(huan)慢(man)變(bian)化(hua)的(de)輸(shu)入(ru)。在(zai)實(shi)際(ji)的(de)日(ri)常(chang)應(ying)用(yong)中(zhong)
，輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)可(ke)能(neng)不(bu)是(shi)單(dan)純(chun)的(de)半(ban)正(zheng)弦(xian)脈(mai)衝(chong)
，但(dan)是(shi)用(yong)交(jiao)流(liu)耦(ou)合(he)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)試(shi)任(ren)何(he)緩(huan)慢(man)變(bian)化(hua)的(de)信(xin)號(hao)時(shi)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)始(shi)終(zhong)會(hui)存(cun)在(zai)。

　　

現在我們看看各種常用的加速度傳感器技術。

　　

　　

最常用的交流響應加速度傳感器是采用壓電元件作為其敏感單元的。當有加速度輸入時CONTROL ENGINEERING China版權所有
，傳感器中的檢測質量塊“移動”使壓電元件產生正比於輸入加速度的電荷信號。從電學角看，壓電元件如同一個有源的電容器，其內阻在10x9歐姆級別。由內阻和電容決定了RCshijianchangshu，zheyejuedinglechuanganqidegaopintongguotexing。youyuzhegeyuanyin，yadianjiasuduchuanganqibunengyongyuceliangjingtaishijian。yadianyuanjiankelaiziyuziranjiehuorenzao。tamenyoubutongdexinhaozhuanhuanxiaolvhexianxing。shichangshangyouliangleiyadianjiasuduchuanganqi－電荷輸出型，電壓輸出型。

　　

　　

主要的壓電加速度傳感器采用鋯鈦酸鹽陶瓷，具有很寬的工作溫度範圍，寬的動態量程，寬的頻率範圍（可用頻率>10kHz）。電dian荷he輸shu出chu型xing加jia速su度du傳chuan感gan器qi把ba壓ya電dian陶tao瓷ci封feng裝zhuang在zai具ju有you氣qi密mi性xing的de金jin屬shu外wai殼ke中zhong。由you於yu具ju有you抵di抗kang嚴yan酷ku環huan境jing的de能neng力li，其qi具ju有you非fei常chang好hao的de耐nai久jiu性xing。由you於yu其qi具ju有you很hen高gao的de阻zu抗kang，該gai傳chuan感gan器qi需xu要yao配pei合he電dian荷he放fang大da器qi和he低di噪zao聲sheng屏ping蔽bi電dian纜lan使shi用yong
，最zui好hao是shi同tong軸zhou電dian纜lan。低di噪zao聲sheng電dian纜lan是shi指zhi其qi具ju有you低di的de摩mo擦ca電dian噪zao聲sheng2
，這zhe是shi一yi種zhong運yun動dong產chan生sheng的de來lai自zi電dian纜lan本ben身shen的de噪zao聲sheng。很hen多duo傳chuan感gan器qi廠chang家jia同tong時shi提ti供gong這zhe種zhong低di噪zao聲sheng電dian纜lan。電dian荷he放fang大da器qi和he電dian荷he輸shu出chu型xing加jia速su度du傳chuan感gan器qi連lian接jie，從cong而er可ke以yi消xiao除chu電dian纜lan電dian容rong和he傳chuan感gan器qi電dian容rong並bing聯lian帶dai來lai的de影ying響xiang。配pei合he先xian進jin的de電dian荷he放fang大da器qi
，電dian荷he輸shu出chu型xing加jia速su度du傳chuan感gan器qi很hen容rong易yi實shi現xian寬kuan的de動dong態tai響xiang應ying（>120dB）。由於壓電陶瓷的工作溫度範圍很寬，有些傳感器可以用於-200°C到+400°C，甚至更寬溫度的環境。它們特別適合極限溫度下的振動測試，如渦輪引擎的監測。

　　

　　

另一種壓電加速度傳感器輸出電壓信號而不是電荷信號。這種傳感器的內部包含了電荷放大器。電壓模式的傳感器有3線式（信號，地，電源）和2線式（信號/電源，地）。2線式又被稱為集成電路式壓電傳感器（IEPE）。由於可以方便的采用同軸線（2線

，芯線和屏蔽線）連接，IEPE非fei常chang流liu行xing。該gai模mo式shi下xia，交jiao流liu信xin號hao疊die加jia在zai直zhi流liu電dian源yuan上shang。在zai輸shu出chu端duan串chuan聯lian一yi個ge耦ou合he電dian容rong能neng夠gou去qu掉diao傳chuan感gan器qi的de直zhi流liu偏pian置zhi電dian壓ya，從cong而er僅jin獲huo得de傳chuan感gan器qi信xin號hao輸shu出chu。許xu多duo現xian代dai儀yi器qi提ti供gongIEPE/ICP3輸入接口，從而可以和IEPE傳感器直接連接。如果IEPE供電接口不可用，需要一個帶有恒流源的信號放大器和IEPE傳感器一期使用。3線式傳感器則需要一根單獨的直流電源線供電。

　　

與(yu)電(dian)荷(he)輸(shu)出(chu)型(xing)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)同(tong)的(de)是(shi)
，除(chu)了(le)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)元(yuan)件(jian)
，電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)型(xing)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)包(bao)含(han)一(yi)個(ge)微(wei)型(xing)電(dian)路(lu)，電(dian)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)限(xian)製(zhi)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)整(zheng)體(ti)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)，通(tong)常(chang)不(bu)超(chao)過(guo)125°C。也有一些設計提高到了175°C，但其在其它性能方麵會有所下降。

　　

可用動態範圍－youyuyadiantaociyuanjianjuyoujikuandedongtaifanwei，dianheshuchuxingjiasuduchuanganqizailiangchengdingyishangxiandeshifenlinghuo

，yinweiqimanliangchengkeyitongguoyuanchengdedianhefangdaqiyouyonghuziyoutiaojie。erdianyashuchuxingjiasuduchuanganqijuyoujidingdemanliangcheng，qijuedingyuneibudedianhefangdaqi，yidanyougongchangshengchanchulai，jiangbuzainenggaibian。

　　

壓電加速度傳感器可以製成很小的封裝

，因此適合做輕結構的動態測試。

 

　　

兩種技術經常被用來製作直流響應加速度傳感器：電容型壓阻型

　　

電容型

　　

電容型（隨加速度變化，由檢測質量塊引起電容變化）加jia速su度du傳chuan感gan器qi在zai當dang今jin是shi最zui通tong用yong的de。在zai某mou些xie領ling域yu無wu可ke替ti代dai
，如ru安an全quan氣qi囊nang，手shou機ji移yi動dong設she備bei等deng。高gao的de產chan量liang使shi得de該gai類lei傳chuan感gan器qi成cheng本ben低di廉lian。但dan是shi這zhe種zhong低di成cheng本ben的de傳chuan感gan器qi受shou製zhi於yu較jiao低di的de信xin噪zao比bi，有you限xian的de動dong態tai範fan圍wei。所suo有you的de電dian容rong型xing加jia速su度du傳chuan感gan器qi都dou具ju有you內nei部bu時shi鍾zhong，該gai時shi鍾zhong(~500kHz)shijiancedianlubibukeshaodebufen，youyuxieloujingchanghuiduishuchuxinhaochanshengganrao。zhezhongzaoshengdepinlvyuangaoyuceliangxinhaodepinlv，yibanbuhuiduiceliangjieguozaochengyingxiang，danshitashizhongheceshixinhaodiejiazaiyiqi。youyuneizhilefangdaqixinpian
，qiyibanjuyou3線（或4線差分輸出）接口。隻要有直流供電便能工作。

　　

電容型加速度傳感器的工作帶寬一般限製在幾百Hz，部分原因是其具有大的內部結構和重的空氣阻尼。電容型加速度傳感器適合測量低量程的加速度，其上限一般在100g以內。除了這些限製，現代的電容型加速度傳感器，特別是儀用級別的器件

，具有很好的線性和高的穩定性。

　　

dianrongxingjiasuduchuanganqitongchangshihebanzaiceshi，chengbendishiyigeyuanyin。duiyudipinyundongceshi，jiasuduyibanyedi
，tamenshiyigelixiangdexuanze。lirutumugongchengzhongdezhendongceshi。

　　

壓阻型

　　

yazuxingjiasuduchuanganqishilingyizhongguangfanyingyongdezhiliuxiangyingjiasuduchuanganqi。butongyudianrongxingjiasuduchuanganqitongguodianrongdebianhuaceliangjiasudu，yazuxingjiasuduchuanganqitongguoyingbiandianzuzhidebianhuashuchujiasuduxinhao，yingbiandianzushichuanganqiguanxingganyingxitongdeyibufen。henduogongchengshishuxiyingbianpian
，bingzhidaoruheceliangqishuchu。daduoshudeyazuxingchuanganqiduiwendubianhuamingan，yinerxuyaoduiqishuchuxinhaozaichuanganqineibuhuowaibuzuowendubuchang。xiandaiyazuxingjiasuduchuanganqibaohanyigezhuanyongjichengdianluzuozaibanxinhaochuli，yebaohanwendubuchang。

　　

壓阻型加速度傳感器的工作頻率可達5000Hz。許多壓阻型加速度傳感器要麼采用空氣阻尼（MEMS型）
，要麼采用液體阻尼（粘貼應變片型）。阻尼特性是選擇傳感器的一個重要因素。某些應用下，輸入的機械振動包含高頻成份（或激發高頻響應），帶阻尼的傳感器可以防止本身產生振鈴（諧振）
，從而保留或增大了可用動態範圍。由於壓阻型加速度傳感器的輸出是差分的純電阻信息，信噪比通常很好
；其動態範圍僅受限於後接直流放大器的品質。對於高加速度衝擊測試，某些壓阻型加速度傳感器能夠測量到超出10000g的加速度。

　　

由於具有寬的頻率響應能力。壓阻型加速度傳感器適合做脈衝、碰(peng)撞(zhuang)測(ce)試(shi)，在(zai)這(zhe)些(xie)測(ce)試(shi)中(zhong)頻(pin)率(lv)和(he)加(jia)速(su)度(du)通(tong)常(chang)都(dou)很(hen)高(gao)。作(zuo)為(wei)具(ju)有(you)直(zhi)流(liu)響(xiang)應(ying)能(neng)力(li)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，通(tong)過(guo)其(qi)加(jia)速(su)度(du)輸(shu)出(chu)，使(shi)用(yong)者(zhe)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)無(wu)積(ji)分(fen)誤(wu)差(cha)的(de)速(su)度(du)和(he)位(wei)移(yi)信(xin)息(xi)。壓(ya)阻(zu)型(xing)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)常(chang)應(ying)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)安(an)全(quan)測(ce)試(shi)
，武(wu)器(qi)測(ce)試(shi)，地(di)震(zhen)測(ce)試(shi)等(deng)。

　　

　　

每mei種zhong加jia速su度du傳chuan感gan器qi技ji術shu都dou有you其qi優you缺que點dian。在zai作zuo出chu選xuan擇ze之zhi前qian
，明ming確que它ta們men的de區qu別bie和he測ce試shi需xu求qiu是shi非fei常chang重zhong要yao的de。首shou先xian也ye是shi最zui重zhong要yao的de是shi，對dui於yu需xu要yao測ce量liang靜jing態tai加jia速su度du或huo低di頻pin加jia速su度du（<1Hz）deyingyong，huozhexuyaoyongjiasudujisuansuduheweiyideyingyong，xuyaoxuanzejuyouzhiliuxiangyingdejiasuduchuanganqi。zhiliuhejiaoliuxiangyingdejiasuduchuanganqidoukeyiceliangdongtaixinhao。dangjinxuyaoceliangdongtaixinhaoshi
，shiyongzhekeyigequsuohao。youxieshiyongzhebuxihuanchulizhiliuxiangyingjiasuduchuanganqidelingdianpianzhi
，ergengjiaxihuanjiaoliuouhe、單端輸出的壓電加速度傳感器。而另一些使用者不在乎處理零點偏置
，習慣3線或4線接口
，喜歡負載電阻自檢測試（shunt），和重力加速度自檢測試（2g翻轉）功能。他們會選擇直流響應加速度傳感器。

　　

總的來說：電荷輸出模式的壓電加速度傳感器是最耐久的一種設計
，這主要由於它結構簡單

，材料堅固可靠。對於高溫(>125°C)動dong態tai測ce試shi，電dian荷he輸shu出chu模mo式shi的de壓ya電dian加jia速su度du傳chuan感gan器qi是shi毫hao無wu疑yi問wen的de選xuan擇ze
，也ye是shi唯wei一yi的de選xuan擇ze。對dui於yu電dian荷he輸shu出chu模mo式shi的de壓ya電dian加jia速su度du傳chuan感gan器qi，配pei備bei低di噪zao聲sheng同tong軸zhou電dian纜lan和he電dian荷he放fang大da器qi（或在線電荷轉換器）是必須的。

　　

電壓輸出型壓電加速度傳感器是最常用於動態測試的。其具有小的尺寸，寬的帶寬，內置電荷放大器使得其與現有儀器或數據采集器（具有IEPE/ICP接口）可以直接連接。電壓輸出型壓電加速度傳感器一般用於125°C以下的應用，但是由於其輸出阻抗低，不需要使用低噪聲同軸電纜。

　　

電容型加速度傳感器通常設計成零界阻尼或過阻尼狀態
，適合做低頻測試。其低成本，SMD封裝的器件適合汽車、消費品等大批量的應用，這些應用對精度的要求往往不高。價格更昂貴的儀用級別的MEMS結構電容型加速度傳感器具有良好的零點穩定性和較低的噪聲。電容型加速度傳感器一般都具有低的輸出阻抗，2～5V的輸出擺幅
，需要穩定的直流電壓供電。

　　

壓ya阻zu型xing加jia速su度du傳chuan感gan器qi種zhong類lei很hen多duo，具ju有you不bu同tong的de頻pin率lv響xiang應ying範fan圍wei和he動dong態tai範fan圍wei。作zuo為wei具ju有you直zhi流liu響xiang應ying的de傳chuan感gan器qi，它ta們men能neng夠gou測ce試shi靜jing態tai加jia速su度du

，進jin而er準zhun確que的de計ji算suan速su度du和he位wei移yi。壓ya阻zu型xing加jia速su度du傳chuan感gan器qi的de頻pin率lv響xiang應ying帶dai寬kuan足zu夠gou做zuo大da部bu分fen的de動dong態tai測ce試shi。它ta們men的de阻zu尼ni可ke以yi設she計ji成cheng不bu同tong值zhi（?=0.1～0.8）
，這使得它們適應不同的測試條件
，包括衝擊測試。純壓阻型加速度傳感器（不包含信號調理電路）可以製作得很小很輕，具有中等輸出阻抗(<5000?)和100～200mV的滿量程輸出。而帶放大的壓阻型加速度傳感器（內置信號調理芯片）具有較低的輸出阻抗(<100?)和2～5V的滿量程輸出。