从设计原理上详细介绍加速度传感器的特性..doc

加速度传感器性能、特性详细介绍 一、原理及应用 为什么用加速度传感器？ 在各种工程领域中，在各种结构物和各种机器的开发、试验和运行监测中，冲击和振动测量是至关重要的。加速度传感器具有测量精度高，频率和幅值响应宽，体积小，重量轻，寿命长，易于安装等优点而广为采用。endevco是唯一的能同时提供压电式加速度传感器、集成电路压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、变电容式加速度传感器的厂家。 传感器与信号调理器 传感器：将感受到的物理量作为输入并按一定规律转换成测量所需物理量后输出的一种装置。它通常由敏感元件和转换元件组成。 信号调理器：将传感器的输出信号进行阻抗变换，放大，滤波，归一化，数字化等处理统称为信号调理，顾名思义，适调（Conditioning）意指根据测试和后续读显，数据采集，记录仪器的要求对信号进行适当的调节，实现上述功能的仪器称为信号调理器（Signal Conditioner），必要时信号调理器还有供电，积分，平衡，校准，过载指示，电平检测等功能。 机电传感器 将被测的机械量（应变，力，运动等）；按一定规律转换成电量或电参数量的一种装置。用于振动和冲击的有： 1）压电加速度传感器；2）集成电路压电加速度传感器；3）压阻加速度传感器；4）可变电阻传感器；5）可变电容传感器；6）应变计；7）可变磁阻传感器； 8）磁致伸缩传感器；9）电涡流式传感器；10）动圈式传感器；11）电感传感器； 12）压力传感器；13）力传感器；14）阻抗头。 惯性传感器 利用惯性系统中有关元件的相对运动产生输出信号的传感器。 （见国家标准GB/T 2298-80） 由单自由度系统中质量与基座的相对运动而产生与基座运动成比例的输出信号的传感器。 压电式(PE)加速度传感器 压电电子学定义： 压电加速度传感器采用了质量—弹簧结构，它产生的作用力与振幅和频率成正比，作用到压电陶瓷上，使其末端产生电荷，它是自发电式，不需外接电源，可在极高极低温度下工作，结构牢固性好。 石英是天然压电材料，灵敏度低，常用的是人造的铁电材料，由人工极化可获得高灵敏度、高工作温度和输出稳定性。Endevco的压电元件采用人工极化，具有高稳定性。 压电式加速度传感器 在加速度传感器设计中采用了各种结构型式： 压缩式和单端压缩式（SEC） 通过中心螺柱上的质量块M给敏感元件K施加预紧力，敏感元件可看作弹簧。 特点：灵敏度高，共振频率高； 适合于一般用途。 基座隔离式 通过特定外型的底座来隔离各种非振动环境。 特点：大大地减小了底座各种耦合因素的影响，减小了底座应变和瞬态温度的影响，使加速度传感器更适合于低振级测量。 环形剪切式 环形质量块紧紧地固定在环形敏感元件的外周边，以产生剪切力。 特点：尺寸小、重量轻、适用于冲击测量和轻型结构物的测量，敏感元件与基座做到了很好的隔离，因此对基座弯曲和环境噪声不敏感。敏感元件承受剪切可大大减小瞬变温度产生热电效应的灵敏程度。 中心孔安装环形剪切式 采用中心孔安装的环形剪切式设计的加速度传感器大大地方便了安装。 特点：可将接线头定位在最为方便的方向上。 隔离剪切式 通过安装螺钉将平片状压电敏感元件叠堆装到中心立柱上，这是必威体育精装版式的剪切设计形式。 特点：采用多片敏感元件和补偿元件，可获得更宽的灵敏度范围和温度范围。可采用各种敏感元件，以获得最佳的温度稳定性，在各种环境条件下获得最高的信噪比。 集成电路压电（IEPE）加速度传感器 Endevco公司将带有内装电路的压电加速度传感器称之为ISOTRON，其电增益可用来减小传感器尺寸和增加灵敏度。可带内装电子滤波器来调节传感器频响或抑制其机械共振以适应某些特殊要求。它可以用銲针代替同轴插座，从而减小了尺寸，降低了造价，应用也较灵活。 压阻(PR)加速度传感器 压阻电子学定义： 压阻式（PR）应变元件为固态硅电阻，其电阻值与作用于它的机械应力成正比。 传统设计中，单个的应变片机械地被粘贴到悬臂梁上，将其电连接成惠斯登电桥。它所产生的电信号与振动运动成正比。与金属丝应变片相比，压阻式应变片的机械迟滞小得多，灵敏度高几个数量级。这种整体式传感器是由微机械加工制成的，这样可使扩散硅应变片和加速度传感器的机械元件生成在同一块硅片中，无需环氧粘贴等机械连接，具有极好的可靠性和线性，硅材料具有极高的屈服强度和压阻系数，传感器的设计应力值较低，可使其经久耐用，且信噪比极高。 Endevco压阻加速度传感器 具有零频响应是压阻式加速度传感器的优点，从而极适合于测量运输振动、汽车碰撞研究和爆炸试验中的长持续时间脉冲。它使用外接电源，输出阻抗低，灵敏度高，输出信号不需要再放大，可缩小尺寸，且用作标准。应用翻转法或旁路分流法可进行校准。 变