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传 感 器 课 程 设 计 系别：机电工程系 专业：模具设计与制造 姓名 学号： 一、设计要求 1、功能与用途 加速度传感器在现代生产生活中被应用于许许多多的方面，如提电脑的硬盘抗摔保护另外一个用处就是目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候的手部的振动自动调节相机的聚焦。压电加速度传感器还应用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面灵敏度是压电加速度传感器应用时候要考虑到重要因素之一。 概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。 压电加速度测量系统结构框图如图1所示： 压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件 ,是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。这些压电材料 ,当沿着一定方向对其施力而使它变形时内部就产生极化现象 ,同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷;当外力去掉后 ,又重新恢复不带电的状态;当作用力的方向改变时 ,电荷的极性也随着改变。电信号经前置放大器放大 ,即可由一般测量仪器测试出电荷(电压)大小 ,从而得出物体的加速 加速度计的使用上限频率取决于幅频曲线中的共振频率图。应变式加速度传感器主要用于物体加速度的测量。其基本工作原理是：物体运动的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比，即a=F/m。 图3中1是等强度梁，自由端安装质量块2，另一端固定在壳体3上。等强度梁上粘贴四个电阻应变敏感元件4 。 测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用， 使悬臂梁变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化。 电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压， 即可得出加速度a值的大小。  方案三 电容式加速度传感器 电容加速度测量系统结构框图如图4所示： 测量振动体相对于大地或惯性空间的运动，通常采用惯性式测振传感器。惯性式测振传感器种类很多，用途广泛。加速度传感器的类型有压阻式、压电式和电容式等多种，其中电容式加速度传感器具有测量精度高，输出稳定，温度漂移小等优点。而电容式加速度传感器实际上是变极距差动电容式位移传感器配接“m-k-c”系统构成的。其测量原理是利用惯性质量块在外加速度的作用下与被测电极间的空隙发生改变从而引起等效电容的变化来测定加速度的。 如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F，陶瓷片将产生压缩形变（图中虚线），片内的正、负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小。当压力撤消后，陶瓷片恢复原状(这是一个膨胀过程)，片内的正、负电荷之间的距离变大，极化强度也变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时,压电元件受质量块惯性的作用 根据牛顿第二定律此惯性力是加速度的函数。设质量块作用于压电元件的力为 支座作用于压电元件的力为 则有 　 (2) 　 式中 M 为质量块质量; m 为晶片质量; a为物体振动加速度。“应变效应”。导体或半导体的阻值随其机械应变而变化的道理很简单，因为导体或半导体的电阻（5）,,相应变化为,, ，因而引起电阻变化为。对（5）: (6) 两边同除以，把，带入的电阻相对变化量为： (7) 由材料力学可知轴向应变和径向应变的关系可表示为: (8) 综合上式得: (9) 灵敏度 ： (10) Ks称为金属丝的灵敏系数，表示金属丝产生单位应变时，电阻相对变