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如何選擇合適的加速度傳感器

已有103810次閱讀2012-03-14標(biāo)簽:加速度傳感器

  交流響應(yīng)加速度傳感器

  最常用的交流響應(yīng)加速度傳感器是采用壓電元件作為其敏感單元的。當(dāng)有加速度輸入時,傳感器中的檢測質(zhì)量塊“移動”使壓電元件產(chǎn)生正比于輸入加速度的電荷信號。從電學(xué)角看,壓電元件如同一個有源的電容器,其內(nèi)阻在10x9 歐姆級別。由內(nèi)阻和電容決定了RC時間常數(shù),這也決定了傳感器的高頻通過特性。由于這個原因,壓電加速度傳感器不能用于測量靜態(tài)事件。壓電元件可來自于自然界或人造。它們有不同的信號轉(zhuǎn)換效率和線性。市場上有兩類壓電加速度傳感器-電荷輸出型,電壓輸出型。
 
  電荷輸出型加速度傳感器

 

與電荷輸出型加速度傳感器不同的是,除了壓電陶瓷元件,電壓輸出型加速度傳感器包含一個微型電路,電路的工作溫度范圍限制了傳感器的整體工作溫度范圍,通常不超過125°C。也有一些設(shè)計(jì)提高到了175°C, 但其在其它性能方面會有所下降。

  可用動態(tài)范圍-由于壓電陶瓷元件具有極寬的動態(tài)范圍,電荷輸出型加速度傳感器在量程定義上顯得十分靈活,因?yàn)槠錆M量程可以通過遠(yuǎn)程的電荷放大器由用戶自由調(diào)節(jié)。而電壓輸出型加速度傳感器具有既定的滿量程,其決定于內(nèi)部的電荷放大器,一旦由工廠生產(chǎn)出來,將不再能改變。

  壓電加速度傳感器可以制成很小的封裝,因此適合做輕結(jié)構(gòu)的動態(tài)測試。

 直流響應(yīng)加速度傳感器

  兩種技術(shù)經(jīng)常被用來制作直流響應(yīng)加速度傳感器:電容型 壓阻型

  電容型

  電容型(隨加速度變化,由檢測質(zhì)量塊引起電容變化)加速度傳感器在當(dāng)今是最通用的。在某些領(lǐng)域無可替代,如安全氣囊,手機(jī)移動設(shè)備等。高的產(chǎn)量使得該類傳感器成本低廉。但是這種低成本的傳感器受制于較低的信噪比,有限的動態(tài)范圍。所有的電容型加速度傳感器都具有內(nèi)部時鐘,該時鐘(~500kHz)是檢測電路必不可少的部分,由于泄漏經(jīng)常會對輸出信號產(chǎn)生干擾。這種噪聲的頻率遠(yuǎn)高于測量信號的頻率,一般不會對測量結(jié)果造成影響,但是它始終和測試信號疊加在一起。由于內(nèi)置了放大器芯片,其一般具有3線(或4線差分輸出)接口。只要有直流供電便能工作。


 

電容型加速度傳感器的工作帶寬一般限制在幾百Hz,部分原因是其具有大的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和重的空氣阻尼。電容型加速度傳感器適合測量低量程的加速度,其上限一般在100g以內(nèi)。除了這些限制,現(xiàn)代的電容型加速度傳感器,特別是儀用級別的器件,具有很好的線性和高的穩(wěn)定性。

  電容型加速度傳感器通常適合板載測試,成本低是一個原因。對于低頻運(yùn)動測試,加速度一般也低,它們是一個理想的選擇。例如土木工程中的振動測試。

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