加速度计选择与应用-扬州英迈克.PDF

扬州英迈克测控技术有限公司 压电式加速度计综合压电式加速度计综合介绍介绍 压电式加速度压电式加速度计综合计综合介绍介绍 一、 一、 综述综述 一、一、 综述综述 1 工程振动测试主要参数工程振动测试主要参数 工程振动测试主要参数工程振动测试主要参数 1.1 振动幅度：加速度、速度、位移振动幅度：加速度、速度、位移 振动幅度：加速度、速度、位移振动幅度：加速度、速度、位移 位移、速度和加速度之间都可互相转换 ，在实际使用中振动量的大小一般用加速度的值来度量。常 用单位为：米/秒2 (m/s2) ，或重力加速度(g) 。所以，加速度传感器应用最为普遍。 1.2 振动频率振动频率 振动频率振动频率 绝大多数的工程振动信号均可分解成一系列特定频率和幅值的正弦信号，因此，对某一振动信号的 测量，实际上是对组成该振动信号的正弦频率分量的测量。对传感器主要性能指标的考核也是根据传感 器在其规定的频率范围内测量幅值精度的高低来评定。 2 常用振动测量传感器常用振动测量传感器 常用振动测量传常用振动测量传感器感器 2.1 原理上分原理上分 原理上分原理上分 压电式、压阻式、电容式等 2.2 常用振动测量传感器原理常用振动测量传感器原理 常用振动测量传感器原理常用振动测量传感器原理 2.2.1 压电式加速度传感器的压电式加速度传感器的原理和特点原理和特点 压电式压电式加速度传感器的加速度传感器的原理和特点原理和特点 压电式加速度传感器因为具有测量频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、对被测件的影响小以及 安装使用方便，所以成为最常用的振动测量传感器。压电式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，是被最为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，其最大的缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率的信号。 2.2.2 压阻式加速度传感器的原理和特点压阻式加速度传感器的原理和特点 压阻式压阻式加速度传感器的原理和特点加速度传感器的原理和特点 应变压阻式加速度传感器的敏感芯体为半导体材料制成电阻测量电桥，其结构动态模型仍然是弹簧 质量系统。现代微加工制造技术的发展使压阻形式敏感芯体的设计具有很大的灵活性以适合各种不同的 测量要求。在灵敏度和量程方面，从低灵敏度高量程的冲击测量，到直流高灵敏度的低频测量都有压阻 形式的加速度传感器。同时压阻式加速度传感器测量频率范围也可从直流信号到具有刚度高，测量频率 范围到几十千赫兹的高频测量。超小型化的设计也是压阻式传感器的一个亮点。需要指出的是尽管压阻 敏感芯体的设计和应用具有很大灵活性，但对某个特定设计的压阻式芯体而言其使用范围一般要小于压 电型传感器。压阻式加速度传感器的另一缺点是受温度的影响较大，实用的传感器一般都需要进行温度 补偿。在价格方面，大批量使用的压阻式传感器成本价具有很大的市场竞争力，但对特殊使用的敏感芯 体制造成本将远高于压电型加速度传感器。 2.2.3 电容式加速度传感器的原理和特点电容式加速度传感器的原理和特点 电容式电容式加速度传感器的原理和特点加速度传感器的原理和特点 电容型加速度传感器的结构形式一般也采用弹簧质量系统。当质量受加速度作用运动而改变质量块 与固定电极之间的间隙进而使电容值变化。电容式加速度计与其它类型的加速度传感器相比具有灵敏度 高、零频响应、环境适应性好等特点，尤其是受温度的影响比较小；但不足之处表现在信号的输入与输 出为非线性，量程有限，受电缆的电容影响，以及电容传感器本身是高阻抗信号源，因此电容传感器的 输出信号往往需通过后继电路给于改善。在实际应用中电容式加速度传感器较多 用