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加速度传感器小知识

2020.11.24

　　如今随着科学技术的发展，传感器技术也迅速发展起来，我们要跟大家分享一下加速度传感器的工作原理，以便大家对加速度传感器有更深的认识。

　　现代科技要求加速度传感器廉价、性能优越、易于大批量生产。在诸如军工、空间系统、科学测量等领域，需要使用体积小、重量轻、性能稳定的加速度传感器。以传统加工方法制造的加速度传感器难以满足这些要求。于是应用新兴的微机械加工技术制作的微加速度传感器应运而生。这种传感器体积小、重量轻、功耗小、启动快、成本低、可靠性高、易于实现数字化和智能化。而且，由于微机械结构制作重复性好、易于集成化、适于大批量生产，它的性能价格比很高。可以预见在不久的将来，它将在加速度传感器市场中占主导地位。

　　静态预载荷的大小应远大于传感器在振动、冲击测试中可能承受的动应力。这样，当传感器向上运动时，质量块产生的惯性力使压电元件上的压应力增加;反之，当传感器向下运动时，压电元件的压应力减小，从而输出与加速度成正比例的电信号。压电式加速传感器的结构如图所示。在两块表面镀银的压电晶片(石英晶体或压电陶瓷)间夹1片金属薄片，并引出输出信号的引线。在压电晶片上放置1块质量块，并用硬弹簧对压电元件施加预压缩载荷。加速度传感器有压阻式、压电式、电容式等形式。

　　压电式加速传感器是利用弹簧质量系统原理。敏感芯体质量受振动加速度作用后产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力作用后沿其表面形成与这一力成正比的电荷信号。压电式加速度传感器具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、受外界干扰小以及压电材料受力自产生电荷信号不需要任何外界电源等特点，是被广泛使用的振动测量传感器。虽然压电式加速度传感器的结构简单，商业化使用历史也很长，但因其性能指标与材料特性、设计和加工工艺密切相关，因此在市场上销售的同类传感器性能的实际参数以及其稳定性和一致性差别非常大。与压阻和电容式相比，其缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率的信号。

　　传感器整个组件装在一个原基座上，并用金属壳体加以封罩。为了隔离试件的任何应变传递到压电元件上去，基座尺寸较大。测试时传感器的基座与测试件刚性连接。当测试件的振动频率远低于传感器的谐振频率时，传感器输出电荷(或电压)与测试件的加速度成正比，经电荷放大器或电压放大器即可测出加速度。

传感器加速度

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