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加速度傳感器種類

2020-08-03 15:28:50

加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳感器在加速過程中,通過對質量塊所受慣性力的測量,利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據傳感器敏感元件的不同,常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式等。

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介電溫譜測試公司為您介紹目前市場中常見的加速度傳感器分為三大類別,分別為壓電式、壓阻式和電容式。

1.1 壓電式

壓電式加速度傳感器的構造是利用了彈簧質量係統的原理。敏感芯體質量受振動加速度作用後產生一個與加速度成正比的力,壓電材料受此力作用後沿其表麵形成與此力成正比的電荷信號,從而能采集到數據。

壓電式加速度傳感器具有動態範圍大、頻率範圍寬、堅固耐用、受外界幹擾小以及不需要外界電源等特點,是目前被工程人員使用最為廣泛的振動測量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器相對來說結構比較簡單,誕生時間也較長,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以及其穩定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比,其大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。

1.2 壓阻式

壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導體材料製成的電阻測量電橋,其結構動態模型仍然是彈簧質量係統。現代微加工製造技術的發展使壓阻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。在靈敏度和量程方麵,從低靈敏度高量程的衝擊測量,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範圍也可從直流信號到幾十千赫茲的高頻測量。壓阻式傳感器的大亮點就是超小型化的設計,可以在很多狹小的空間內使用。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範圍一般要小於壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點是受溫度的影響較大,使用的傳感器都需要進行溫度補償。在價格方麵,使用特殊敏感芯體製造的壓阻式傳感器成本將遠高於壓電型加速度傳感器,通常要達到好幾倍以上。

1.3 電容式

電容式加速度傳感器的結構形式也采用了彈簧質量係統。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產生變化。電容式加速度計於其他類型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應、環境適用性好等特點,尤其是受溫度的影響比較小,能夠運用於很多現場環境苛刻的數據采集;但不足之處表現在信號的輸入與輸出為非線性,量程有限,並且受電纜的電容影響,因為電容傳感器本身是高阻抗信號源,因此,輸出信號往往需要通過後繼電路給予改善,對屏蔽電纜線有著很高的使用要求。在實際應用中電容式加速度傳感器大多用於低頻測量,其通用性遠不及壓電式加速度傳感器,且成本也要比壓電式加速度傳感器高出許多倍。


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