加速度傳感器 振動(dòng)：加速度振動(dòng)傳感器
使用和絕緣要求。傳感器輸出為懸浮接地、在連接傳感器的插頭、插座上，都標(biāo)有1、2、3、4的數(shù)字。考慮到接線(xiàn)牢固可靠，將“1、2”和“3、4”分別短接并用。“1、2”作為傳感器訊號(hào)輸出的A端，“3、4”作為B端，與其他設(shè)備連接時(shí)，A、B端可互換，不用區(qū)分。連接導(dǎo)線(xiàn)要求有良好的絕緣性能，采用兩芯屏蔽電纜，電纜的屏蔽層一端浮空，另一端接地。傳感器的安裝本廠(chǎng)配用M10的固定螺釘。對(duì)傳感器安裝的防護(hù)措施，本廠(chǎng)備有防護(hù)罩供應(yīng)，其余由用戶(hù)因地制宜自行處理。
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振動(dòng)傳感器的種類(lèi)豐富，按照工作原理的不同，能分為電渦流式振動(dòng)傳感器、電感式振動(dòng)傳感器、電容式振動(dòng)傳感器、壓電式振動(dòng)傳感器和電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器等。以下是這幾種振動(dòng)傳感器的工作原理和用途。
1、電渦流式振動(dòng)傳感器電渦流式振動(dòng)傳感器是渦流效應(yīng)為工作原理的振動(dòng)式傳感器，它屬于非接觸式傳感器。電渦流式振動(dòng)傳感器是通過(guò)傳感器的端部和被測(cè)對(duì)象之間距離上的變化，來(lái)測(cè)量物體振動(dòng)參數(shù)的。電渦流式振動(dòng)傳感器主要用于振動(dòng)位移的測(cè)量
2,電感式振動(dòng)傳感器電感式振動(dòng)傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)傳感器。電感式振動(dòng)傳感器設(shè)置有磁鐵和導(dǎo)磁體，對(duì)物體進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，能將機(jī)械振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電參量信號(hào)。電感式振動(dòng)傳感器能應(yīng)用于振動(dòng)速度、加速度等參數(shù)的測(cè)量。
3、電容式振動(dòng)傳感器電容式振動(dòng)傳感器是通過(guò)間隙或公共面積的改變來(lái)獲得可變電容，再對(duì)電容量進(jìn)行測(cè)定而后得到機(jī)械振動(dòng)參數(shù)的。電容式振動(dòng)傳感器可以分為可變間隙式和可變公共面積式兩種，前者可以用來(lái)測(cè)量直線(xiàn)振動(dòng)位移，后者可用于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角位移測(cè)定。
4、壓電式振動(dòng)傳感器.壓電式振動(dòng)傳感器是利用晶體的壓電效應(yīng)來(lái)完成振動(dòng)測(cè)量的，當(dāng)被測(cè)物體的振動(dòng)對(duì)壓電式振動(dòng)傳感器形成壓力后，晶體元件就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，電荷數(shù)即可換算為振動(dòng)參數(shù)。壓電式振動(dòng)傳感器還可以分為壓電式加速度傳感器、壓電式力傳感器和阻抗頭,
5、電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器是以電阻變化量來(lái)表達(dá)被測(cè)物體機(jī)械振動(dòng)量的一種振動(dòng)傳感器。電阻應(yīng)變式振動(dòng)傳感器的實(shí)現(xiàn)方式很多，可以應(yīng)用各種傳感元件，其中較為常見(jiàn)的是電阻應(yīng)變片。
加速度傳感器 振動(dòng)：振動(dòng)加速度傳感器
加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。
目錄
1.什么是振動(dòng)加速度傳感器
2.振動(dòng)加速度傳感器原理
3.振動(dòng)加速度傳感器作用
1.什么是振動(dòng)加速度傳感器
（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）
傳感器在加速過(guò)程中，通過(guò)對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見(jiàn)的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。
2.振動(dòng)加速度傳感器原理
所謂的壓電效應(yīng)就是 "對(duì)于不存在對(duì)稱(chēng)中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場(chǎng)，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng) "。
一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。
3.振動(dòng)加速度傳感器作用
通過(guò)測(cè)量由于重力引起的加速度，你可以計(jì)算出設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜角度。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動(dòng)的方式。但是剛開(kāi)始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測(cè)量?jī)A角和加速度好像不是很有用。但是，工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。
加速度傳感器可以幫助機(jī)器人了解它身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒(méi)有？或者對(duì)于飛行類(lèi)的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，對(duì)于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確保的是，你的機(jī)器人沒(méi)有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來(lái)回答所有上述問(wèn)題。加速度傳感器甚至可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。加速度傳感器可以測(cè)量牽引力產(chǎn)生的加速度。
加速度傳感器 振動(dòng)：振動(dòng)加速度傳感器的工作原理
最常用的振動(dòng)加速度傳感器是壓電式加速度計(jì)。這種類(lèi)型的傳感器具有非常廣泛的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍。還有很多其他類(lèi)型的加速度計(jì)被用于測(cè)量很低頻率的加速度，例如汽車(chē)的制動(dòng)，提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，甚至于地球產(chǎn)生的重力加速度。這些測(cè)量項(xiàng)目主要依靠壓阻、電容和伺服技術(shù)。
壓電式加速度傳感器
壓電式加速度計(jì)堅(jiān)固耐用，結(jié)構(gòu)緊湊，頻率響應(yīng)范圍寬，適用于監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承等很高頻率的振動(dòng)。壓電式加速度傳感器是慣性式傳感器，采取在機(jī)器外殼安裝的結(jié)構(gòu)。
壓電傳感器這些固有特性是因?yàn)槭褂脡弘姴牧献鳛槊舾性鞲衅鞯恼鹗庂|(zhì)量塊在加速度作用下產(chǎn)生慣性力，這個(gè)力對(duì)具有一定剛度的壓電元件產(chǎn)生壓電效應(yīng)。在低于震蕩質(zhì)量固有頻率的一個(gè)頻率范圍內(nèi)，傳感器輸出的電量與加速度成正比。壓電加速度計(jì)的典型頻率響應(yīng)如下圖所示。
壓電效應(yīng)與壓電材料
某些材料受到一定方向的外力F而發(fā)生變形時(shí)，在一定表面上產(chǎn)生電荷q，當(dāng)外力撤銷(xiāo)后，恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。相反，如果這些材料在極化方向被外電場(chǎng)作用，就會(huì)在一定方向產(chǎn)生機(jī)械變形或應(yīng)力，如果撤除外電場(chǎng)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)，即電致伸縮效應(yīng)。壓電敏感元件是由壓電材料表面鍍金屬膜構(gòu)成的，其等效電路為電容器，如下圖所示。
如果從晶體中切下一個(gè)平行六面體，并使其晶面分別平行于z、y和z軸。這個(gè)晶片在自然狀態(tài)下不顯電性，受外力作用時(shí)，將沿x軸方向形成電場(chǎng)，其電荷分布于垂直于z軸的平面。沿z軸方向加力F、產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng)，沿 y軸加力F，產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng)，沿相對(duì)兩平面加力產(chǎn)生切向壓電效應(yīng)，如下圖所示。
根據(jù)傳感器的工作模式，壓電加速度計(jì)可以分為兩種主要類(lèi)型∶內(nèi)置電子儀器壓電型，即 IEPE（Internal electronic piezoelectric，內(nèi)置電子儀器的壓電型）型，包含內(nèi)置微電子信號(hào)調(diào)理器;而電荷型加速度計(jì)只有自源式的壓電敏感元件。
電阻/壓阻式加速度傳感器
電阻式加速度計(jì)使用應(yīng)變計(jì)作為敏感元件。當(dāng)?shù)鬃患铀贂r(shí)，通過(guò)懸臂梁傳送的力使質(zhì)量塊產(chǎn)生加速度。用應(yīng)變計(jì)測(cè)量梁的撓曲，為取最大靈敏度，通常采用壓阻式應(yīng)變計(jì)，并且由四個(gè)應(yīng)變計(jì)組成惠斯登電橋。在殼體內(nèi)灌注阻尼流體，作為振蕩阻尼。這種加速度計(jì)的測(cè)量范圍達(dá)到士1000g。然而，它的固有頻率一般較低，使用頻率的上限僅為幾百赫茲。雖然某些產(chǎn)品的頻率上限可達(dá)1～2kHz，但是比壓電傳感器的頻率上限低很多。應(yīng)變計(jì)加速度計(jì)的價(jià)格比壓電加速度計(jì)便宜很多。
現(xiàn)代壓阻加速度計(jì)采用 MEMS（Micro-electro- mechanical Systems，微型機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)制造。在這種加速度計(jì)中，應(yīng)變計(jì)被直接擴(kuò)散到撓曲元件上，因此半導(dǎo)體硅既是撓曲原件又是傳感元件。因?yàn)閾锨膭偠却螅灶l率范圍廣。同時(shí)具有尺寸小，靈敏度高（壓阻應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變計(jì)的 25～50 倍），信噪比大，線(xiàn)性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償，工作溫度為一20～120℃。
電容式加速度傳感器
MEMS電容式加速度計(jì)的敏感元件用靜電鍵合工藝構(gòu)成平板電容器，具有頻響范圍寬，低頻直至零頻，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，使用方便的特點(diǎn)。內(nèi)置電子電路，提供高電平、低阻抗輸出。雖然設(shè)計(jì)的加速度測(cè)量值較低，但是能夠承受很大的加速度沖擊。適用于彈道監(jiān)視、結(jié)構(gòu)評(píng)估、顫振試驗(yàn)，汽車(chē)懸架和制動(dòng)器試驗(yàn)等應(yīng)用。
伺服式加速度傳感器
伺服式加速度計(jì)即力平衡式加速度計(jì)，其工作原理如下圖所示。
在這種裝置中，加速度引起擺塊的輕微移動(dòng)。該移動(dòng)被位置敏感元件測(cè)量，并且通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩馬達(dá)的電壓，使得擺塊向回移動(dòng)，接近它的初始位置。所需的扭矩與加速度成正比，所以用于驅(qū)動(dòng)扭矩馬達(dá)的電壓就是加速度的度量。伺服加速度計(jì)非常精準(zhǔn)，大量地應(yīng)用于飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星控制系統(tǒng)。它的線(xiàn)加速度測(cè)量范圍可達(dá)到 50g，并且還可以測(cè)量角加速度。由于其固有頻率低，通常低于200Hz，所以主要用于靜態(tài)和低頻的測(cè)量。
