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加速度传感器的原理随其应用而不同
发布时间:2021-07-23   点击次数:131次
  随着硅微机械加工技术(MEMS)的迅猛发展,现各种基于MEMS技术的器件也应运而生,目前已经得到广泛应用的就有压力传感器、加速度传感器、光开关等等,它们有着体积小、质量轻、成本低、功耗低、可靠性高等特点,而且因为其加工工艺一定程度上与传统的集成电路工艺兼容,易于实现数字化、智能化以及批量生产,因而从问世起就引起了广泛关注,并且在汽车、医药、导航和控制、生化分析、工业检测等方面得到了较为迅速的应用。其中加速度传感器就是广泛应用的例子之一。它的原理随其应用而不同,有压阻式,电容式,压电式,谐振式等。本文全面介绍加速度传感器
  
  1、压阻式加速度传感器:
  是最早微型化和商业化的一类加速度传感器。这类的悬臂梁上制作有压敏电阻,当惯性质量块发生位移时:会引起悬臂梁的伸长或压缩,改变梁上的应力分布,进而影响压敏电阻的阻值。压阻电阻多位于应力变化明显的部位。这样,通过两个或四个压敏电阻形成的电桥就可实现加速度的测量。其特点在于压阻式加速度传感器低频信号好、可测量直流信号、输入阻抗低、且工作温度范围宽,同时它的后处理电路简单、体积小、质量轻,因此在汽车、测振、航天、航空、航船等领域有广泛的应用。
  组成:它的敏感元件由弹性梁、质量块、固定框组成。压阻式实质上是一个力传感器,他是利用用测量固定质量块在受到加速度作用时产生的力F来测得加速度a的。在目前研究尺度内,可以认为其基本原理仍遵从牛顿第二定律。也就是说当有加速度a作用于传感器时,传感器的惯性质量块便会产生一个惯性力:F=ma,此惯性力F作用于传感器的弹性梁上,便会产生一个正比于F的应变。此时弹性梁上的压敏电阻也会随之产生一个变化量△R,由压敏电阻组成的惠斯通电桥输出一个与△R成正比的电压信号V。
  原理:本系统的信号检测电路采用压阻全桥来作为信号检测电路。
 
  2、电容式加速度传感器:
  在工业领域有着广泛的应用,例如发动机,数控车床等等。它具有电路结构简单,频率范围宽约为0~450Hz,线性度小于1%,灵敏度高,输出稳定,温度漂移小,测量误差小,稳态响应,输出阻抗低,输出电量与振动加速度的关系式简单方便易于计算等优点,具有较高的实际应用价值。
  原理:是基于电容原理的极距变化型的电容传感器,其中一个电极是固定的,另一变化电极是弹性膜片。弹性膜片在外力作用下发生位移,使电容量发生变化。这种传感器可以测量气流的振动速度,还可以进一步测出压力。
  本分类有许多种机械结构。选择好的机械结构,将有助于满足和提高传感器的性能,如固有频率、量程 、机械强度 、对载荷的响应等等。另外,微加速度计的结构尺寸除了要满足上述条件外,随着尺寸的缩小,一些在运动中起主导作用的 因素将发生变化。比如静电力、分子之间的相互作用力、空气产生的阻尼力等,这些在宏观中被忽略掉的因素将是影响微结构性能的主要因素。因此在设计中也应该把这些因素考虑在内。

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