壓阻型

　　壓阻型加速度傳感器是另一種廣泛應(yīng)用的直流響應(yīng)加速度傳感器。不同于電容型加速度傳感器通過電容的變化測(cè)量加速度，壓阻型加速度傳感器通過應(yīng)變電阻值的變化輸出加速度信號(hào)，應(yīng)變電阻是傳感器慣性感應(yīng)系統(tǒng)的一部分。很多工程師熟悉應(yīng)變片，并知道如何測(cè)量其輸出。大多數(shù)的壓阻型傳感器對(duì)溫度變化敏感，因而需要對(duì)其輸出信號(hào)在傳感器內(nèi)部或外部做溫度補(bǔ)償�，F(xiàn)代壓阻型加速度傳感器包含一個(gè)專用集成電路做在板信號(hào)處理，也包含溫度補(bǔ)償。

壓阻型加速度傳感器的工作頻率可達(dá)5000Hz。許多壓阻型加速度傳感器要么采用空氣阻尼（MEMS型），要么采用液體阻尼（粘貼應(yīng)變片型）。阻尼特性是選擇傳感器的一個(gè)重要因素。某些應(yīng)用下，輸入的機(jī)械振動(dòng)包含高頻成份（或激發(fā)高頻響應(yīng)），帶阻尼的傳感器可以防止本身產(chǎn)生振鈴（諧振），從而保留或增大了可用動(dòng)態(tài)范圍。由于壓阻型加速度傳感器的輸出是差分的純電阻信息，信噪比通常很好；其動(dòng)態(tài)范圍僅受限于后接直流放大器的品質(zhì)。對(duì)于高加速度沖擊測(cè)試，某些壓阻型加速度傳感器能夠測(cè)量到超出10000g的加速度。

　　由于具有寬的頻率響應(yīng)能力。壓阻型加速度傳感器適合做脈沖、碰撞測(cè)試，在這些測(cè)試中頻率和加速度通常都很高。作為具有直流響應(yīng)能力的傳感器，通過其加速度輸出，使用者可以得到無積分誤差的速度和位移信息。壓阻型加速度傳感器通常應(yīng)用于汽車安全測(cè)試，武器測(cè)試，地震測(cè)試等。

　　小結(jié)

　　每種加速度傳感器技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)。在作出選擇之前，明確它們的區(qū)別和測(cè)試需求是非常重要的。首先也是最重要的是，對(duì)于需要測(cè)量靜態(tài)加速度或低頻加速度（<1Hz）的應(yīng)用，或者需要用加速度計(jì)算速度和位移的應(yīng)用，需要選擇具有直流響應(yīng)的加速度傳感器。直流和交流響應(yīng)的加速度傳感器都可以測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)。當(dāng)僅需要測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，使用者可以各取所好。有些使用者不喜歡處理直流響應(yīng)加速度傳感器的零點(diǎn)偏置，而更加喜歡交流耦合、單端輸出的壓電加速度傳感器。而另一些使用者不在乎處理零點(diǎn)偏置，習(xí)慣3線或4線接口，喜歡負(fù)載電阻自檢測(cè)試（shunt），和重力加速度自檢測(cè)試（2g 翻轉(zhuǎn)）功能。他們會(huì)選擇直流響應(yīng)加速度傳感器。

　　總的來說：電荷輸出模式的壓電加速度傳感器是最耐久的一種設(shè)計(jì)，這主要由于它結(jié)構(gòu)簡單，材料堅(jiān)固可靠。對(duì)于高溫(>125°C)動(dòng)態(tài)測(cè)試，電荷輸出模式的壓電加速度傳感器是毫無疑問的選擇，也是唯一的選擇。對(duì)于電荷輸出模式的壓電加速度傳感器，配備低噪聲同軸電纜和電荷放大器（或在線電荷轉(zhuǎn)換器）是必須的。

　　電壓輸出型壓電加速度傳感器是最常用于動(dòng)態(tài)測(cè)試的。其具有小的尺寸，寬的帶寬，內(nèi)置電荷放大器使得其與現(xiàn)有儀器或數(shù)據(jù)采集器（具有IEPE/ICP接口）可以直接連接。電壓輸出型壓電加速度傳感器一般用于125°C以下的應(yīng)用，但是由于其輸出阻抗低，不需要使用低噪聲同軸電纜。

　　電容型加速度傳感器通常設(shè)計(jì)成零界阻尼或過阻尼狀態(tài)，適合做低頻測(cè)試。其低成本，SMD封裝的器件適合汽車、消費(fèi)品等大批量的應(yīng)用，這些應(yīng)用對(duì)精度的要求往往不高。價(jià)格更昂貴的儀用級(jí)別的MEMS結(jié)構(gòu)電容型加速度傳感器具有良好的零點(diǎn)穩(wěn)定性和較低的噪聲。電容型加速度傳感器一般都具有低的輸出阻抗，2～5V的輸出擺幅，需要穩(wěn)定的直流電壓供電。

　　壓阻型加速度傳感器種類很多，具有不同的頻率響應(yīng)范圍和動(dòng)態(tài)范圍。作為具有直流響應(yīng)的傳感器，它們能夠測(cè)試靜態(tài)加速度，進(jìn)而準(zhǔn)確的計(jì)算速度和位移。壓阻型加速度傳感器的頻率響應(yīng)帶寬足夠做大部分的動(dòng)態(tài)測(cè)試。它們的阻尼可以設(shè)計(jì)成不同值（ =0.1～0.8），這使得它們適應(yīng)不同的測(cè)試條件，包括沖擊測(cè)試。純壓阻型加速度傳感器（不包含信號(hào)調(diào)理電路）可以制作得很小很輕，具有中等輸出阻抗(<5000)和100 ～ 200 mV的滿量程輸出。而帶放大的壓阻型加速度傳感器（內(nèi)置信號(hào)調(diào)理芯片）具有較低的輸出阻抗(<100)和2～5V的滿量程輸出。

　　注釋及參考文獻(xiàn)
　　A. G. Piersol, T.L. Paez, Harris’ Shock and Vibration Handbook 6th Ed., p.10.9, McGraw-Hill, 2010
　　A. G. Piersol, T.L. Paez, Harris’ Shock and Vibration Handbook 6th Ed., p.15.19, McGraw-Hill, 2010
　　ICP 是PCB公司經(jīng)注冊(cè)的商標(biāo).  市場(chǎng)上有很多不同公司關(guān)于此類傳感器的商標(biāo).

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