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加速度傳感器工作原理,加速度傳感器的工作原理和應用案例

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2024/4/18

加速度傳(chuan) 感器的工作原理是基於(yu) 牛頓第二定律,即加速度與(yu) 作用力成正比,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。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。傳(chuan) 感器內(nei) 部有一些微小的彈性體(ti) ,當物體(ti) 發生加速度時,彈性體(ti) 會(hui) 受到拉伸或壓縮,從(cong) 而產(chan) 生電信號,並通過相關(guan) 電路轉化成電壓輸出,可以用來計算物體(ti) 的加速度。根據傳(chuan) 感器敏感元件的不同,常見的加速度傳(chuan) 感器包括電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式等。

其中,壓電式加速度傳(chuan) 感器是利用壓電陶瓷或石英晶體(ti) 的壓電效應,在加速度計受振時,質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。電容式加速度傳(chuan) 感器是基於(yu) 電容原理的極距變化型的電容傳(chuan) 感器,質量塊受加速度影響會(hui) 改變電容兩(liang) 極板之間的距離,從(cong) 而改變電容值,通過測量電容值來計算出加速度。

        加速度傳(chuan) 感器(acceleration transducer)是一種慣性傳(chuan) 感器,能夠測量物體(ti) 的加速力。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。

        根據牛頓第二定律加速度a = F / m,在加速過程中,傳(chuan) 感器通過敏感元件對質量塊所受慣性力的測量,即可得到加速度值。

        根據傳(chuan) 感器敏感元件的不同,常見的加速度傳(chuan) 感器包括壓電式、壓阻式、電容式、應變式等。

壓電式加速度傳(chuan) 感器

        壓電式加速度傳(chuan) 感器是基於(yu) 壓電晶體(ti) 的壓電效應工作的。敏感元件在一定方向上受到慣性力作用變形時,其內(nei) 部會(hui) 產(chan) 生極化現象,同時在它的兩(liang) 個(ge) 表麵上產(chan) 生符號相反的電荷(Q = dF),輸出與(yu) 加速度成正比的電荷或電壓。

壓電式加速度傳(chuan) 

壓電式加速度傳(chuan) 感器

壓阻式加速度傳(chuan) 感器

        基於(yu) 世界領先的MEMS矽微加工技術,利用單晶矽材料的壓阻效應製成的,單晶矽受到應力作用後,(晶體(ti) 的晶格產(chan) 生形變,載流子產(chan) 生從(cong) 一個(ge) 能穀到另一個(ge) 能穀的散射,載流子的遷移率發生變化,擾動了縱向和橫向的平均有效質量)其電阻率就會(hui) 發生變化,矽的壓阻效應與(yu) 晶體(ti) 的取向有關(guan) 。

        壓阻式加速度傳(chuan) 感器具有體(ti) 積小、低功耗等特點,易於(yu) 集成在各種模擬和數字電路中,廣泛應用於(yu) 汽車碰撞實驗、測試儀(yi) 器、設備振動監測等領域。


壓阻式加速度傳(chuan) 

           當懸臂梁自由端的質量塊敏感外界加速度時,由於(yu) 受慣性力的作用,壓阻元件上產(chan) 生應變ε,則電橋的輸出電壓為(wei) 電源電壓與(yu) 應變量的乘積。

電容式加速度傳(chuan) 感器

        電容式加速度傳(chuan) 感器是基於(yu) 電容原理的極距變化型的電容傳(chuan) 感器。其中一個(ge) 電極是固定的,另一變化電極是彈性膜片。彈性膜片在外力(氣壓、液壓等)作用下發生位移,使電容量發生變化。這種傳(chuan) 感器可以測量氣流(或液流)的振動速度(或加速度),還可以進一步測出壓力。

電容式加速度傳(chuan) 

 伺服式加速度傳(chuan) 感器

        當被測振動物體(ti) 通過加速度計殼體(ti) 有加速度輸入時,質量塊偏離靜平衡位置,位移傳(chuan) 感器檢測出位移信號,經伺服放大器放大後輸出電流,該電流流過電磁線圈,從(cong) 而在永久磁鐵的磁場中產(chan) 生電磁恢複力,迫使質量塊回到原來的靜平衡位置,即加速度計工作在閉環狀態,傳(chuan) 感器輸出與(yu) 加速度計成一定比例的模擬信號,它與(yu) 加速度值成正比關(guan) 係。

伺服式加速度傳(chuan) 

應變式加速度傳(chuan) 感器

        應變式傳(chuan) 感器是基於(yu) 測量物體(ti) 受力變形所產(chan) 生的應變的一種傳(chuan) 感器。電阻應變片則是其最常采用的傳(chuan) 感元件。加速度傳(chuan) 感器中質量塊相對於(yu) 基座(被測物體(ti) )產(chan) 生位移,應變片的敏感柵也受力變形,從(cong) 而使其電阻隨之發生變化,將電阻變化轉換成電壓或電流的變化進而測量加速度。

 應變式加速度傳(chuan)

加速度傳(chuan) 感器應用於(yu) 地震檢波器設計

        地震檢波器是用於(yu) 地質勘探和工程測量的專(zhuan) 用傳(chuan) 感器,是一種將地麵振動轉變為(wei) 電信號的傳(chuan) 感器,能把地震波引起的地麵震動轉換成電信號,經過模/數轉換器轉換成二進製數據、進行數據組織、存儲(chu) 、運算處理。加速度傳(chuan) 感器是一種能夠測量加速力的電子設備,典型應用在手機、筆記本電腦、步程計和運動檢測等。

加速度傳(chuan) 感器技術應用於(yu) 車禍報警

        現在汽車工業(ye) 高速發展,汽車成了出行的重要交通工具,但因交通事故傷(shang) 亡數量也十分巨大。交通事故發生時,往往伴隨著劇烈的碰撞或急劇的減速過程。因此,加速度是最直觀也同樣是最容易用來判別事故發生時的物理監測量。基於(yu) 加速度的車禍報警係統即當發生車禍之後,該係統能能立即讓監控中心獲得車禍信息,並指引救援人員到達事故現場,及時展開救援工作,以達到盡量減少事故人員傷(shang) 亡的目的。典型應用包括:汽車安全氣囊、防抱死係統、牽引控製係統等安全性能方麵

加速度傳(chuan) 感器應用於(yu) 監測高壓導線舞動

        目前國內(nei) 對導線舞動監測多采用視頻圖像采集和運動加速度測量兩(liang) 種主要技術方案。前者在野外高溫、高濕、嚴(yan) 寒、濃霧、沙塵等天氣條件下,不僅(jin) 對視頻設備的可靠性、穩定性要求很高,而且拍攝的視頻圖像的效果也會(hui) 受到影響,在實際使用中隻能作為(wei) 輔助監測手段,無法定量分析導線運動參數;而采用加速度傳(chuan) 感器監測導線舞動情況,雖可定量分析輸電導線某一點上下振動和左右擺動的情況,但隻能測出導線直線運動的振幅和頻率,而對於(yu) 複雜的圓周運動,則無法準確測量。所以我們(men) 必須加快加速度傳(chuan) 感器的發展來適應諸如此類環境下進行應用。

Tags:加速度傳感器,工作原理,傳感器  
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