標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器：了解一下加速度傳感器有哪些技術(shù)要求
加速度傳感器為滿足使用中的工況環(huán)境和量程、精度等需求，要做正確的選型，我們來了解一下加速度傳感器有哪些技術(shù)要求。
加速度傳感器的選型要求
靈敏度
傳感器的靈敏度是傳感器的最基本指標(biāo)之一。傳感器的靈敏度應(yīng)根據(jù)被測振動(dòng)量（加速度值）大小而定，但由于壓電加速度傳感器是測量振動(dòng)的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號(hào)的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號(hào)大小相差甚大。
大型結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)其振動(dòng)量的加速度值可能會(huì)相當(dāng)小，例如當(dāng)振動(dòng)位移為 1mm, 頻率為1 Hz 的信號(hào)其加速度值僅為0.04m/s2(0.004g)；然而對(duì)高頻振動(dòng)當(dāng)位移為0.1mm，頻率為10 kHz的信號(hào)其加速度值可達(dá)4 x 10 5m/s2(g)。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測量量程范圍，但對(duì)用于測量高低兩端頻率的振動(dòng)信號(hào)，選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應(yīng)對(duì)信號(hào)有充分的估計(jì)。
最常用的振動(dòng)測量壓電式加速度計(jì)靈敏度，電壓輸出型（IEPE 型）為50~100 mV/g，電荷輸出型為10 ~ 50 pC/g。
量程范圍
加速度值傳感器的測量量程范圍是指傳感器在一定的非線性誤差范圍內(nèi)所能測量的最大測量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則，靈敏度越高其測量范圍越小，反之靈敏度越小則測量范圍越大。
IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器的測量范圍是由在線性誤差范圍內(nèi)所允許的最大輸出信號(hào)電壓所決定。而電荷輸出型測量范圍則受傳感器機(jī)械剛度的制約，在同樣的條件下傳感敏感芯體受機(jī)械彈性區(qū)間非線性制約的最大信號(hào)輸出要比IEPE型傳感器的量程大得多，其值大多需通過實(shí)驗(yàn)來確定。
一般情況下當(dāng)傳感器靈敏度高，其敏感芯體的質(zhì)量塊也就較大，傳感器的量程就相對(duì)較小。同時(shí)因質(zhì)量塊較大其諧振頻率就偏低這樣就較容易激發(fā)傳感器敏感芯體的諧振信號(hào)，結(jié)果使諧振波疊加在被測信號(hào)上造成信號(hào)失真輸出。因此在最大測量范圍選擇時(shí)，也要考慮被測信號(hào)頻率組成以及傳感器本身的自振諧振頻率，避免傳感器的諧振分量產(chǎn)生。同時(shí)在量程上應(yīng)有足夠的安全空間以保證信號(hào)不產(chǎn)生失真。
測量頻率范圍
傳感器的頻率測量范圍是指傳感器在規(guī)定的頻率響應(yīng)幅值誤差內(nèi)（±5%, ±10%, ±3dB）傳感器所能測量的頻率范圍。頻率范圍的高，低限分別稱為高，低頻截至頻率。截至頻率與誤差直接相關(guān)，所允許的誤差范圍大則其頻率范圍也就寬。作為一般原則，傳感器的高頻響應(yīng)取決于傳感器的機(jī)械特性，而低頻響應(yīng)則由傳感器和后繼電路的綜合電參數(shù)所決定。高頻截止頻率高的傳感器必然是體積小，重量輕，反之用于低頻測量的高靈敏度傳感器相對(duì)來說則一定體積大和重量重。
選擇加速度計(jì)的頻率應(yīng)高于被測物的振動(dòng)頻率，有倍頻分析要求的加速度計(jì)頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻，加速度計(jì)可選擇0.2Hz～1kHz左右，機(jī)械設(shè)備一般是中頻段，可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計(jì)頻率，選擇0.5Hz～5kHz的加速度計(jì)。沖擊測量高頻居多。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動(dòng)的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類，常見的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。中心壓縮頻響高于剪切型，剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測量速度、位移時(shí)，最好選用剪切型產(chǎn)品，這樣所得信號(hào)波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。
輸出型式
取決于系統(tǒng)和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對(duì)應(yīng)0g的加速度，2.6V對(duì)應(yīng)于0.5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)。
如果使用的微控制器只有數(shù)字輸入，比如BASIC Stamp，那就只能選擇數(shù)字輸出的加速度傳感器了，但是必須占用額外的一個(gè)時(shí)鐘單元用來處理PWM信號(hào)，同時(shí)對(duì)處理器也是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。
如果使用的微控制器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，可以非常簡單的使用模擬接口的加速度傳感器，所需要的就是在程序里加入一句類似"acceleration=read_adc()"的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。
內(nèi)置電路
內(nèi)置的概念是將電荷/電壓轉(zhuǎn)換放大電路置于加速度計(jì)內(nèi)，成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源(四線)及單電源(二線并帶偏置的稱ICP)兩種，下面所指內(nèi)裝電路專指ICP型。
目前，內(nèi)置電路傳感器在國內(nèi)使用較多的方面是用于機(jī)械故障、樁基檢測，不少在線監(jiān)測項(xiàng)目上也在使用該類產(chǎn)品。
ICP傳感器的芯線作供電并又是信號(hào)輸出通道。內(nèi)置電路傳感器靈敏度的選型計(jì)算：
如選用目前最為通用的100mV/g,可測50g以內(nèi)振動(dòng)，因?yàn)樵搨鞲衅鲃?dòng)態(tài)范圍±5Vp，如測量100g，則用50mV/g的加速度計(jì)，其余以此類推。
內(nèi)置電路的優(yōu)勢(shì)是低價(jià)位，抗干擾好，可長線使用，但它的耐高溫、可靠性不如電荷輸出產(chǎn)品，且動(dòng)態(tài)范圍也因輸出電壓和偏置電壓的作用而受到限制。
測量軸數(shù)量
對(duì)于多數(shù)項(xiàng)目來說，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應(yīng)用了。對(duì)于某些特殊的應(yīng)用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度傳感器可能會(huì)適合一點(diǎn)。
三軸加速度傳感器可以實(shí)現(xiàn)雙軸正負(fù)90度或雙軸0-360度的傾角，通過校正后期精度要高于雙軸加速度傳感器大于測量角度為60度的情況。
三軸加速度傳感器具有體積小和重量(gm)輕特點(diǎn)，可以測量空間加速度，能夠全面準(zhǔn)確反映物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，在航空航天、機(jī)器人、汽車和醫(yī)學(xué)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
外部環(huán)境的影響
某些測試現(xiàn)場的環(huán)境較為惡劣，考慮的因素較多，如防水、高溫、安裝位置、強(qiáng)磁電場及地回路等，均會(huì)給測量帶來極大的影響。
防水：
防水有兩個(gè)概念，淺層防水和深層防水，尤以深層防水為難，如三峽工程永久船閘閘門的振動(dòng)監(jiān)測，水深近百米，它涉及地回路干擾、高壓滲水、導(dǎo)線防護(hù)、長期可靠性等諸多問題。
溫度影響：
溫度改變而引起傳感器輸出變化是由壓電材料（敏感芯體）特性所造成的。傳感器輸出與溫度間并不呈線性變化，一般說低溫時(shí)的輸出變化比高溫時(shí)的要大。另因?yàn)楦鱾鞲衅鞯臏囟软憫?yīng)很難保持一致，所以實(shí)際使用中傳感器的輸出一般很少用溫度系數(shù)進(jìn)行修正。
需要特別指出溫度變化有穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種，傳感器輸出靈敏度隨溫度變化通常是指穩(wěn)態(tài)高低溫度狀態(tài)對(duì)信號(hào)輸出的影響。瞬態(tài)溫度變化對(duì)傳感器輸出的影響主要表現(xiàn)在低頻測量中。
多數(shù)廠商給出的溫度范圍為可用值，而不是高溫狀況的靈敏度，實(shí)際上，高溫時(shí)靈敏度偏差較大，特殊用戶應(yīng)向廠商索取專用的高溫時(shí)的靈敏度指標(biāo)，靈敏度指標(biāo)是保證測試準(zhǔn)確的關(guān)鍵。
位置限制：
加速度計(jì)永久安裝在現(xiàn)場會(huì)受到人為碰撞，應(yīng)選擇工業(yè)型產(chǎn)品，在加速度計(jì)外加裝防護(hù)罩，這可同時(shí)起絕緣、防塵的作用，對(duì)出線方向有要求也應(yīng)向廠商提出，對(duì)于不能觸及的部位，可用手持式加速度計(jì)(帶長探針)。
絕緣、地回路及磁電場輻射：
為了克服多點(diǎn)接地產(chǎn)生地回路電流影響測試，可以選用浮地或絕緣傳感器。沒有特殊要求且干擾不大的工況，可用絕緣型加速度計(jì)。而永久型監(jiān)測或干擾大的工況則應(yīng)采用浮地型。這二種命名的區(qū)別在于絕緣型傳感器的外殼為信號(hào)地，底座采取絕緣方法，而浮地型產(chǎn)品的外殼為屏蔽層，要采取三線方式。
聲波和磁場對(duì)傳感器的作用而引起的信號(hào)輸出的大小與傳感器靈敏度的比值被稱作為壓電傳感器的聲靈敏度和磁靈敏度。最直接減小傳感器聲靈敏度的方法是增加傳感器外殼的厚度，絕大多數(shù)傳感器的這一指標(biāo)都能滿足通常的測量條件。為降低傳感器磁靈敏度最直接的措施是金屬零部件盡量采用無磁或弱磁的材料，另外雙層屏蔽殼結(jié)構(gòu)形式也能較好地減小傳感器的磁靈敏度。
附加質(zhì)量：
在振動(dòng)結(jié)構(gòu)上安裝的加速度計(jì)的質(zhì)量只要小于結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量的1/10即可，認(rèn)為對(duì)被測信號(hào)無大影響。
配套儀器
壓電類加速度計(jì)如是電荷輸出，可與任何一種高阻輸入的電荷放大器或具有電荷前置功能的采集器相配，電荷放大器種類較多，有單臺(tái)、多路、積分、準(zhǔn)靜態(tài)，這都要根據(jù)測量要求進(jìn)行選擇。
也有特例，如直接將壓電傳感器的輸出信號(hào)接入具有一定高阻性能的三次儀表(如示波器)，同樣可測得信號(hào)，但因阻抗匹配不夠，只能是定性了解動(dòng)態(tài)狀況。
ICP型內(nèi)置式加速度計(jì)專門有恒流適配器，一臺(tái)儀器可供多只加速度計(jì)的恒流供電及信號(hào)輸出。部分?jǐn)?shù)據(jù)采集儀器也自帶恒流功能，可直接與ICP傳感器配用。
普通電荷輸出型傳感器如與具有恒流輸出的數(shù)據(jù)采集器配套，可采用JM3861恒流適調(diào)器。
雙電源加速度計(jì)可由采集器提供雙電源或用雙路直流穩(wěn)壓電源供電。
加速度傳感器的安裝
用加速度計(jì)進(jìn)行測量，為使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和使用方便，可使用多種方法安裝，這有幾種，供大家選擇應(yīng)用。
1. 螺釘安裝
使用螺釘安裝，它的使用頻率響應(yīng)可近似原標(biāo)定的頻率響應(yīng)，且稱剛性安裝。螺釘安裝是在允許打孔的被測物上沿振源軸線方向打孔攻絲。
2. 粘接安裝
在被測物體不允許鉆孔時(shí)，可使用各種粘接劑，如“502”、環(huán)氧樹脂膠、雙面粘膠帶、橡皮泥。應(yīng)注意，前二種方法的使用頻率接近剛性安裝方法，后兩種一般用于低頻現(xiàn)場，且會(huì)使被測頻率大大降低。粘接方法不適合沖擊測量。
3. 磁座
磁座的優(yōu)點(diǎn)是不破壞被測物體，移動(dòng)方便。但是應(yīng)考慮用磁座測試會(huì)使加速度計(jì)的使用頻率響應(yīng)有所下降(磁座在使用時(shí)要將短于路片拆卸掉！)，可能低于三分之一。使用時(shí)應(yīng)先在被測物上安裝磁座，再擰上傳感器，或者將二者輕輕吸附于被測物上。沖擊狀態(tài)會(huì)使傳感器產(chǎn)生電荷積累，影響測試精度。
4. 云母片/四氟膜
云母片安裝有兩個(gè)作用，隔熱、絕緣。對(duì)高溫狀態(tài)試件，可用厚度<0.1毫米的云母片墊置，其加速度計(jì)頻率響應(yīng)會(huì)略有降低。對(duì)試件與加速度計(jì)間的絕緣，云母與四氟是最佳材料。
5. 三向傳感器安裝
為螺絲穿過通孔安裝，側(cè)端螺紋供檢測或測試用。
加速度傳感器排障處理
加速度傳感器在運(yùn)行過程中的常見故障和排除的方法，我們用下面這張表羅列：
故障類別
故障的具體表現(xiàn)
可能造成故障的原因
可能解決故障的方法
測量偏置電壓結(jié)果
偏置電壓不正確
偏置電壓等于供電電壓
因電纜連接或加速度傳感器內(nèi)部連線斷開而造成，更換電纜或傳感器。
偏置電壓接近零
因電纜連接或加速度傳感器內(nèi)部連線短路而造成，更換電纜或傳感器。
偏置電壓偏大或偏小，實(shí)際偏置電壓超出正常偏置電壓±2V的范圍
加速度傳感器內(nèi)置電路工作不正常，更換傳感器。
由環(huán)境溫度不穩(wěn)定地變化，造成偏置電壓漂移。加裝隔熱護(hù)套或更換傳感器。
偏置電壓不穩(wěn)定
偏置電壓來回漂動(dòng)，不能穩(wěn)定
由傳感器內(nèi)部電路不穩(wěn)定而造成，更換傳感器。
偏置電壓正確
傳感器內(nèi)部敏感芯體損壞
更換傳感器。
靈敏度問題
靈敏度低
加速度傳感器敏感芯體的絕緣阻抗下降
將加速度傳感器在其使用溫度范圍內(nèi)烘焙，靈敏度可以再回升，但一般會(huì)再下降。
傳感器敏感芯體的壓電系數(shù)衰減
重新對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。
靈敏度偏差大
在非室溫的環(huán)境下，由于壓電材料溫度響應(yīng)系數(shù)過大而造成的靈敏度偏差
選用溫度響應(yīng)系數(shù)偏差小的傳感器
大測量信號(hào)失真
信號(hào)輸出變小
由于供電電壓降低而造成測量量程范圍減小
更換電池或更正供電電壓
因環(huán)境溫度與室溫不同而導(dǎo)致的偏置電壓超出規(guī)定的范圍
采用偏置電壓穩(wěn)定的傳感器
由加速度傳感器的非線性造成
采用量程大的傳感器
在長距離信號(hào)輸送時(shí)，恒流電壓源的恒電流不夠大
根據(jù)信號(hào)頻率幅值選擇正確的電壓源恒電流
偏置電壓不穩(wěn)定
輸出信號(hào)與高頻諧次波疊加
一般由傳感器的諧振頻率造成，選擇諧振頻率較高的傳感器
小測量信號(hào)失真
信號(hào)忽大忽小不穩(wěn)定
由瞬態(tài)溫度變化以至偏置電壓忽大忽小而造成輸出信號(hào)不穩(wěn)定
采用偏置電壓穩(wěn)定的傳感器
外界環(huán)境噪聲對(duì)測量信號(hào)的影響
接地回路造成的噪聲
避免多點(diǎn)接地，傳感器采用對(duì)地絕緣。
電磁波的影響
采用雙層屏蔽殼的傳感器。
強(qiáng)聲場的影響
采用雙層屏蔽殼的傳感器將有助于降低強(qiáng)聲場對(duì)加速度傳感器的影響。
瞬態(tài)環(huán)境溫度變化
對(duì)用于超低頻測量的高靈敏度傳感器必須采用隔熱護(hù)套。
被測點(diǎn)的基座應(yīng)變影響
選用基座應(yīng)變小的剪切型加速度傳感器，盡量減小傳感器與被測物體間的接觸面積。
測量系統(tǒng)噪聲對(duì)測量信號(hào)的影響
加速度傳感器自身的電噪聲
檢定傳感器噪聲，選擇信噪比合適的傳感器。
電纜引起的電噪聲
往往發(fā)生在與電荷輸出型傳感器配用的低噪聲電纜，換用好的低噪聲屏蔽電纜。
傳感器供電電源噪聲
選用低噪聲供電電源或采用電池供電。
數(shù)采系統(tǒng)的量程設(shè)置
選擇合適的量程
低頻測量信號(hào)失真
系統(tǒng)低頻響應(yīng)差
加速度傳感器低頻響應(yīng)的截至頻率不夠低
檢查傳感器的低頻響應(yīng)（可通過測量時(shí)間常數(shù)來判斷）, 選用低頻好的傳感器。
與傳感器配套使用的恒流電壓源或電荷放大器的截至頻率不夠低
正確選用恒流電壓源和電荷放大器的低頻截至頻率。
系統(tǒng)低頻信噪比差
加速度傳感器的低頻噪聲大
低頻時(shí)傳感器的信噪比會(huì)顯著下降，選用滿足低頻信噪比指標(biāo)的傳感器。
外界對(duì)測量信號(hào)的影響
瞬態(tài)環(huán)境溫度影響
對(duì)傳感器采用隔熱護(hù)套，選用溫度響應(yīng)系數(shù)小的傳感器。
高頻測量信號(hào)失真
高頻信號(hào)增大
由加速度傳感器安裝方式引起的高頻信號(hào)失真 （增大）
調(diào)整安裝方式，增加安裝接觸剛度，提高傳感器的高頻測量范圍。
加速度傳感器內(nèi)部敏感芯體諧振頻率低
選用諧振頻率高，高頻響應(yīng)好的傳感器。
加速度傳感器安裝絕緣底座連接剛度差
重新選擇高剛度絕緣安裝底座
高頻信號(hào)減小
在長距離信號(hào)輸送時(shí)，恒流電壓源的恒電流不夠大
根據(jù)信號(hào)頻率幅值選擇正確的電壓源恒電流
隨著智能手機(jī)等消費(fèi)類電子的普及，要求設(shè)備具備更高的功能和可設(shè)計(jì)性，在這種情況下，對(duì)組件的高度集成化和小型化低功耗的需求強(qiáng)勁。小型封裝的3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀的復(fù)合傳感器的漸漸出現(xiàn)，不但具有以上小型封裝陀螺儀的各種特點(diǎn)和功能，同時(shí)還擁有業(yè)界領(lǐng)先的低耗電量，僅為4mA。他們適應(yīng)了智能手機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)、遙控器及其他小型智能設(shè)備，以及迎接人工智能時(shí)代的到來。
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加速度傳感器
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加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。
中文名
加速度傳感器
外文名
acceleration transducer
作 用
測量加速度
定 義
將加速度轉(zhuǎn)換為信號(hào)的傳感器
分 類
電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式
組成部分
質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等
目錄
1
定義
2
分類
?
壓電式
?
壓阻式
?
電容式
?
伺服式
3
應(yīng)用
?
范圍
?
案例
?
具體
4
主要產(chǎn)品
5
工作原理
6
技術(shù)指標(biāo)
7
選型指南
?
輸出型式
?
測量軸數(shù)量
?
最大測量值
?
靈敏度
8
帶寬
?
電阻/緩存機(jī)制
?
累積誤差
9
安裝注意事項(xiàng)
10
前景預(yù)測
11
最新發(fā)展
加速度傳感器定義
編輯
語音
陀螺儀
中文名稱：加速度傳感器英文名稱：acceleration transducer定義：能感受加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器應(yīng)用學(xué)科：機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科）；傳感器（二級(jí)學(xué)科）；物理量傳感器（三級(jí)學(xué)科）。
加速度傳感器分類
編輯
語音
加速度傳感器壓電式
壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測加速度成正比。
加速度傳感器壓阻式
基于世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技術(shù)，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點(diǎn)，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實(shí)驗(yàn)、測試儀器、設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測等領(lǐng)域。
加速度傳感器電容式
電容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器。電容式加速度傳感器/電容式加速度計(jì)是比較通用的加速度傳感器。在某些領(lǐng)域無可替代，如安全氣囊，手機(jī)移動(dòng)設(shè)備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計(jì)采用了微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝，在大量生產(chǎn)時(shí)變得經(jīng)濟(jì)，從而保證了較低的成本。
加速度傳感器伺服式
伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動(dòng)態(tài)性 能好、動(dòng)態(tài)范圍大和線性度好等特點(diǎn)。其工作原理，傳感器的振動(dòng)系統(tǒng)由 "m-k”系統(tǒng)組成，與一般加速度計(jì)相同，但質(zhì)量m上還接著一個(gè)電磁線圈，當(dāng)基座上有 加速度輸入時(shí)，質(zhì)量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經(jīng)伺服放大器 放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產(chǎn)生電磁恢復(fù)力，力圖使質(zhì)量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下工作。由于有反饋?zhàn)饔?，增?qiáng)了抗干擾的能力，提高測量精度，擴(kuò)大了測量范圍，伺服加速度測量技術(shù)廣泛地應(yīng)用于慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中，在高精度的振動(dòng)測量和標(biāo)定中也有應(yīng)用。
加速度傳感器應(yīng)用
編輯
語音
加速度傳感器范圍
石英撓性加計(jì)加速度傳感器(5張)
通過測量由于重力引起的加速度，你可以計(jì)算出設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜角度。通過分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動(dòng)的方式。但是剛開始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是，工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。加速度傳感器可以幫助機(jī)器人了解它身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒有？或者對(duì)于飛行類的機(jī)器人來說，對(duì)于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確保的是，你的機(jī)器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來回答所有上述問題。加速度傳感器甚至可以用來分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。加速度傳感器可以測量牽引力產(chǎn)生的加速度。
加速度傳感器案例
加速度傳感器應(yīng)用于地震檢波器設(shè)計(jì)地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測量的專用傳感器，是一種將地面振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器，能把地震波引起的地面震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、運(yùn)算處理。加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備，典型應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、步程計(jì)和運(yùn)動(dòng)檢測等。加速度傳感器技術(shù)應(yīng)用于車禍報(bào)警在汽車工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代，汽車成為了人們出行主要的交通工具之一，但是因交通事故的傷亡數(shù)量也十分巨大。在信息化的現(xiàn)代利用高科技去挽救人的生命將會(huì)是重大研究的主題之一，基于加速度的車禍報(bào)警系統(tǒng)正是懷著這種設(shè)計(jì)理念，相信這種系統(tǒng)的推廣，會(huì)給汽車行業(yè)帶來更多的安全。加速度傳感器應(yīng)用于監(jiān)測高壓導(dǎo)線舞動(dòng)目前國內(nèi)對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測多采用視頻圖像采集和運(yùn)動(dòng)加速度測量兩種主要技術(shù)方案。前者在野外高溫、高濕、嚴(yán)寒、濃霧、沙塵等天氣條件下，不僅對(duì)視頻設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性要求很高，而且拍攝的視頻圖像的效果也會(huì)受到影響，在實(shí)際使用中只能作為輔助監(jiān)測手段，無法定量分析導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)參數(shù)；而采用加速度傳感器監(jiān)測導(dǎo)線舞動(dòng)情況，雖可定量分析輸電導(dǎo)線某一點(diǎn)上下振動(dòng)和左右擺動(dòng)的情況，但只能測出導(dǎo)線直線運(yùn)動(dòng)的振幅和頻率，而對(duì)于復(fù)雜的圓周運(yùn)動(dòng)，則無法準(zhǔn)確測量。所以我們必須加快加速度傳感器的發(fā)展來適應(yīng)諸如此類環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用。
加速度傳感器具體
汽車安全加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。在安全應(yīng)用中，加速度計(jì)的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時(shí)候彈出要迅速確定，所以加速度計(jì)必須在瞬間做出反應(yīng)。通過采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動(dòng)不止的傳感器設(shè)計(jì)可以縮短器件的反應(yīng)時(shí)間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展最快。游戲控制加速度傳感器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過前后傾斜手持設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡單。圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn)用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作及方向，實(shí)現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。電子指南針傾斜校正磁傳感器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當(dāng)磁傳感器發(fā)生傾斜時(shí)，通過磁傳感器的地磁通量將發(fā)生變化，從而使方向指向產(chǎn)生誤差。因此，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶水平放置。而利用加速度傳感器可以測量傾角的這一原理，可以對(duì)電子指南針的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)死角的補(bǔ)償GPS系統(tǒng)是通過接收三顆呈120度分布的衛(wèi)星信號(hào)來最終確定物體的方位的。在一些特殊的場合和地貌，如遂道、高樓林立、叢林地帶，GPS信號(hào)會(huì)變?nèi)跎踔镣耆?，這也就是所謂的死角。而通過加裝加速度傳感器及以前我們所通用的慣性導(dǎo)航，便可以進(jìn)行系統(tǒng)死區(qū)的測量。對(duì)加速度傳感器進(jìn)行一次積分，就變成了單位時(shí)間里的速度變化量，從而測出在死區(qū)內(nèi)物體的移動(dòng)。計(jì)步器功能加速度傳感器可以檢測交流信號(hào)以及物體的振動(dòng)，人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測振動(dòng)的過零點(diǎn)，從而計(jì)算出人所走的步或跑步所走的步數(shù)，從而計(jì)算出人所移動(dòng)的位移。并且利用一定的公式可以計(jì)算出卡路里的消耗。防手抖功能用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的振動(dòng)/晃動(dòng)幅度，當(dāng)振動(dòng)/晃動(dòng)幅度過大時(shí)鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠(yuǎn)是清晰的。閃信功能通過揮動(dòng)手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)在空中顯示文字，用戶可以自己編寫顯示的文字。這個(gè)閃信功能是利用人們的視覺殘留現(xiàn)象，用加速度傳感器檢測揮動(dòng)的周期，實(shí)現(xiàn)所顯示文字的準(zhǔn)確定位。硬盤保護(hù)利用加速度傳感器檢測自由落體狀態(tài)，從而對(duì)迷你硬盤實(shí)施必要的保護(hù)。大家知道，硬盤在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭與碟片之間的間距很小，因此，外界的輕微振動(dòng)就會(huì)對(duì)硬盤產(chǎn)生很壞的后果，使數(shù)據(jù)丟失。而利用加速度傳感器可以檢測自由落體狀態(tài)。當(dāng)檢測到自由落體狀態(tài)時(shí)，讓磁頭復(fù)位，以減少硬盤的受損程度。設(shè)備或終端姿態(tài)檢測加速度傳感器和陀螺儀通常稱為慣性傳感器，常用于各種設(shè)備或終端中實(shí)現(xiàn)姿態(tài)檢測，運(yùn)動(dòng)檢測等，也就很適合玩體感游戲的人群。加速度傳感器利用重力加速度，可以用于檢測設(shè)備的傾斜角度，但是它會(huì)受到運(yùn)動(dòng)加速度的影響，使傾角測量不夠準(zhǔn)確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補(bǔ)償。同時(shí)磁傳感器測量方位角時(shí)，也是利用地磁場，當(dāng)系統(tǒng)中電流變化或周圍有導(dǎo)磁材料時(shí)，以及當(dāng)設(shè)備傾斜時(shí)，測量出的方位角也不準(zhǔn)確，這時(shí)需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進(jìn)行補(bǔ)償。智能產(chǎn)品加速度傳感器在微信功能中的創(chuàng)新功能突破了電子產(chǎn)品的千篇一律，這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)來源傳感器的方向、加速表、光線、磁場、臨近性、溫度等參數(shù)的特性。這個(gè)原理是手機(jī)里面集成的加速度傳感器，它能夠分別測量X、Y、Z三個(gè)方面的加速度值，X方向值的大小代表手機(jī)水平移動(dòng)，Y方向值的大小代表手機(jī)垂直移動(dòng)，Z方向值的大小代表手機(jī)的空間垂直方向，天空的方向?yàn)檎厍虻姆较驗(yàn)樨?fù)，然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統(tǒng)，通過判斷其大小變化，就能知道同時(shí)玩微信的朋友。
加速度傳感器主要產(chǎn)品
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2014年4月4日，美國商標(biāo)和專利局發(fā)布的最新專利申請(qǐng)顯示，蘋果公司正在開發(fā)一種新型的耳機(jī)設(shè)備，他們嘗試在耳機(jī)中加入多個(gè)傳感器和麥克風(fēng)，讓降噪功能更強(qiáng)，并讓耳機(jī)更智能。
[1]
這種耳機(jī)是有線的，可能是目前EarPods的的改進(jìn)版。它配備了各種傳感器，包括加速傳感器，以及兩個(gè)麥克風(fēng)。當(dāng)有晃動(dòng)時(shí)候，加速傳感會(huì)被觸發(fā)，啟動(dòng)耳機(jī)線上的降噪麥克風(fēng)，形成一種比目前EarPods更好的降噪系統(tǒng)。但是該產(chǎn)品還只是專利狀態(tài)，對(duì)蘋果這種善于專利儲(chǔ)備的公司來說，它未必會(huì)馬上用在新產(chǎn)品上。
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加速度傳感器工作原理
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線加速度計(jì)的原理是牛頓第二定律，即加速度定律，也就是力的平衡，A(加速度)=F(慣性力)/M(質(zhì)量) 我們只需要測量F就可以了。怎么測量F？用電磁力去平衡這個(gè)力就可以了。就可以得到 F對(duì)應(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實(shí)驗(yàn)去標(biāo)定這個(gè)比例系數(shù)就行了。當(dāng)然中間的信號(hào)傳輸、放大、濾波就是電路的事了。多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。所謂的壓電效應(yīng)就是 "對(duì)于不存在對(duì)稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng) "。一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機(jī)會(huì)和問題。壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展最快。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點(diǎn)，這種附加系統(tǒng)也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為4.2億美元，根據(jù)有關(guān)調(diào)查，預(yù)計(jì)其市值將按年平均4.1%速度增長，至2007年達(dá)到5.6億美元。這其中，歐洲市場的速度最快，因?yàn)闅W洲是許多安全氣囊和汽車生產(chǎn)企業(yè)的所在地。壓電技術(shù)主要在工業(yè)上用來防止機(jī)器故障，使用這種傳感器可以檢測機(jī)器潛在的故障以達(dá)到自保護(hù)，及避免對(duì)工人產(chǎn)生意外傷害，這種傳感器具有用戶，尤其是質(zhì)量行業(yè)的用戶所追求的可重復(fù)性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，很多用戶尚無使用這類傳感器的意識(shí)，銷售商冒險(xiǎn)進(jìn)入這種尚待開發(fā)的市場會(huì)麻煩多多，因?yàn)榻K端用戶對(duì)由于使用這種傳感器而帶來的問題和解決方法都認(rèn)識(shí)不多。如果這些問題能夠得到解決，將會(huì)促進(jìn)壓電傳感器得到更快的發(fā)展。2002年壓電傳感器市值為3億美元，預(yù)計(jì)其年增長率將達(dá)到4.9%，到2007年達(dá)到4.2億美元。使用加速度傳感器有時(shí)會(huì)碰到低頻場合測量時(shí)輸出信號(hào)出現(xiàn)失真的情況，用多種測量判斷方法一時(shí)找不出故障出現(xiàn)的原因，經(jīng)過分析總結(jié)，導(dǎo)致測量結(jié)果失真的因素主要是：系統(tǒng)低頻響應(yīng)差，系統(tǒng)低頻信噪比差，外界環(huán)境對(duì)測量信號(hào)的影響。 所以，只要出現(xiàn)加速度傳感器低頻測量信號(hào)失真情況，對(duì)比以上三點(diǎn)看看是哪個(gè)因素造成的，有針對(duì)性的進(jìn)行解決。
加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)
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1、靈敏度方面的技術(shù)指標(biāo)：對(duì)于一個(gè)儀器來說，一般都是靈敏度越高越好的，因?yàn)樵届`敏，對(duì)周圍環(huán)境發(fā)生的加速度的變化就越容易感受到，加速度變化大，很自然地，輸出的電壓的變化相應(yīng)地也變大，這樣測量就比較容易方便，而測量出來的數(shù)據(jù)也會(huì)比較精確的。2、帶寬方面的技術(shù)指標(biāo)：帶寬指的的是傳感器可以測量的有效的頻帶，比如，一個(gè)傳感器有上百HZ帶寬的就可以測量振動(dòng)了；一個(gè)具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測量傾角了。3、量程方面的技術(shù)指標(biāo)：測量不一樣的事物的運(yùn)動(dòng)所需要的量程都是不一樣的，要根據(jù)實(shí)際情況來衡量。解析手機(jī)上的傳感器加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個(gè)常量，比如g，也可以是變量。因此其的范圍比重力感應(yīng)器要大，但是一般在手機(jī)被提到的加速度感應(yīng)器時(shí)，其實(shí)就是指重力感應(yīng)器，因此兩者可以看做是等價(jià)的。方向感應(yīng)器手機(jī)方向傳感器是指，安裝在手機(jī)上用以檢測手機(jī)本身處于何種方向狀態(tài)的部件，而不是通常理解的指南針的功能。手機(jī)方向檢測功能可以檢測手機(jī)處于正豎、倒豎、左橫、右橫，仰、俯狀態(tài)。具有方向檢測功能的手機(jī)具有使用更方便、更具人性化的特點(diǎn)。例如，手機(jī)旋轉(zhuǎn)后，屏幕圖像可以自動(dòng)跟著旋轉(zhuǎn)并切換長寬比例，文字或菜單也可以同時(shí)旋轉(zhuǎn)，使你閱讀方便;聽MP3時(shí)?？赡軙?huì)有人說：這個(gè)跟那個(gè)重力感應(yīng)器是一樣的？這個(gè)兩者是不一樣的，方向感應(yīng)器或者叫應(yīng)用角速度傳感器比較合適，一般手機(jī)的上的方向感應(yīng)器是感應(yīng)水平面上的方位角、旋轉(zhuǎn)角和傾斜角的。這個(gè)如果你可能覺得有點(diǎn)理論的話，舉個(gè)例子吧。有方向感應(yīng)器的能很好的玩都市賽車游戲。而只有重力感應(yīng)器也能玩，但是，結(jié)果很令人糾結(jié)。為了得到高度真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用者應(yīng)當(dāng)全面地了解所用儀器的工作特性，這些特性是怎樣互相影響的，整個(gè)環(huán)境對(duì)這些特性是如何影響的，以及加速度計(jì)對(duì)被測運(yùn)動(dòng)是如何影響的。加速度計(jì)是關(guān)鍵的測量元件，有多種設(shè)計(jì)型式供選用。每種設(shè)計(jì)型式都為某些特定用處設(shè)計(jì)的，目的是為獲得高保真的測量數(shù)據(jù)。工程師們應(yīng)認(rèn)真地分析測量的要求，選用最合適的加速度計(jì)，通常要在靈敏度，重量和頻響范圍三者之間比較，做出最合適的選擇。傳感器主要工作特性分為有效響應(yīng)與亂真響應(yīng)兩類?！裼行ы憫?yīng) effective response在傳感器靈敏軸方向上，由輸入的機(jī)械振動(dòng)或沖擊所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是正確使用傳感器進(jìn)行測量，取得可靠數(shù)據(jù)所期望的?！駚y真響應(yīng) spurious response在使用傳感器測量機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí)，由同時(shí)存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是干擾正確測量的，是不期望的。（見國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T .1-93）有效響應(yīng)主要有：靈敏度；幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)；非線性度。亂真響應(yīng)主要有：溫度響應(yīng)；瞬變溫度靈敏度；橫向靈敏度；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度；基座應(yīng)變靈敏度；磁靈敏度；安裝力矩靈敏度；對(duì)特殊環(huán)境的響應(yīng)。（見國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T .1-93）●靈敏度：（Sensitivity）指定的輸出量與指定的輸入量之比?！駞⒖检`敏度：（Reference Sensitivity）在給定的參考頻率和參考幅值下傳感器的靈敏度值。傳感器靈敏度越高，測量系統(tǒng)的信噪比就越大，系統(tǒng)就不易受靜電干擾或電磁場的影響。對(duì)某種具體的加速度計(jì)設(shè)計(jì)型式來說，靈敏度越高，則傳感器越重，共振頻率也越低。因此選用多大靈敏度受其重量和頻率響應(yīng)的制約。一般情況下，傳感器的靈敏度包括幅值與相位兩個(gè)信息，是隨頻率變化的復(fù)數(shù)量。●幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)在輸入的機(jī)械振動(dòng)量值不變的情況下，傳感器輸出電量的幅值隨振動(dòng)頻率的變化，稱為幅頻響應(yīng)。而輸出電量的相位隨振動(dòng)頻率的變化，稱為相頻響應(yīng)。在工作頻段內(nèi)連續(xù)地改變振動(dòng)頻率，且維持輸入的機(jī)械振動(dòng)量幅值不變，同時(shí)觀測傳感器的輸出，便可測定幅頻響應(yīng)。若同時(shí)測量傳感器輸出電量與輸入機(jī)械振動(dòng)量間的相位差，則又可測定相頻響應(yīng)。一般情況下，只要求知道幅頻響應(yīng)。在接近傳感器上、下限頻率處使用傳感器，或有要求時(shí)，則必須知道相頻響應(yīng)?！穹蔷€性度在給定的頻率和幅值范圍內(nèi)，輸出量與輸入量成正比，稱為線性變化。實(shí)際傳感器的校準(zhǔn)結(jié)果與線性變化偏離的程度，稱為該傳感器的非線性度。在由最小值到最大值的傳感器動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，逐漸增大輸入的機(jī)械振動(dòng)量，同時(shí)測量傳感器輸出幅值的變化，便可測定傳感器的輸出值與線性輸出值的偏差量。在使用正弦振動(dòng)發(fā)生器進(jìn)行測定時(shí)，可在傳感器的工作頻率范圍內(nèi)選定幾個(gè)頻率進(jìn)行，以覆蓋傳感器整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。一般在傳感器動(dòng)態(tài)范圍的上限附近傳感器的輸出值與線性值的偏差量最大。所允許的偏差量取決于具體測量的要求。對(duì)壓電加速度計(jì)，一般用在一定的加速度范圍內(nèi)，其靈敏度增加的百分?jǐn)?shù)來表示非線性度。壓阻式，變電容式加速度計(jì)在其動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)線性度較好，它代表了非線性、滯后和非重復(fù)性的綜合值?！褓|(zhì)量負(fù)載的影響如果加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量接近被測結(jié)構(gòu)物的動(dòng)態(tài)質(zhì)量，則會(huì)使振動(dòng)產(chǎn)生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構(gòu)件上測振時(shí)，為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)必須采用重量輕的加速度計(jì)。如果被測物件呈現(xiàn)單自由度的響應(yīng)，則加速度計(jì)將使其共振頻率下降。在所有的模態(tài)試驗(yàn)中必須使用微型加速度計(jì)?！竦皖l響應(yīng)使用壓電加速度計(jì)時(shí)，所用放大器低頻截止頻率多為2－5Hz，目的是以此來剔除許多壓電傳感器的熱釋電輸出。像隔離剪切式設(shè)計(jì)等隔離性好的設(shè)計(jì)型式可用在較低的頻率。壓阻式和變電容式加速度計(jì)則具有零頻響應(yīng)?！窀哳l響應(yīng)加速度計(jì)的高頻響應(yīng)隨加速度計(jì)的機(jī)械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時(shí)，大多數(shù)加速度計(jì)呈現(xiàn)無阻尼單自由度系統(tǒng)的頻響特性。以±5%為要求的話，其頻率響應(yīng)約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當(dāng)?shù)男拚驍?shù)，則可在更高的頻率上得到有用的數(shù)據(jù)。●溫度響應(yīng)傳感器靈敏度隨溫度的變化，稱為傳感器的溫度響應(yīng)。用測試溫度下的靈敏度與室溫下的靈敏度之差相對(duì)于室溫靈敏度的百分?jǐn)?shù)來表示。常用壓電加速度計(jì)的溫度范圍為零度以下至+177°C 或 +260°C。某些特定型號(hào)，低溫可達(dá)絕對(duì)零度，高溫可達(dá)760°C。很多種壓電加速度計(jì)設(shè)計(jì)型式在很寬的溫度范圍內(nèi)的溫度響應(yīng)很平。壓阻式、變電容式加速度計(jì)的典型溫度范圍為－18°C～+93°C。●壓電傳感器的瞬變溫度靈敏度具有熱釋電效應(yīng)的傳感器在瞬變溫度作用下將產(chǎn)生電輸出，該輸出的最大值與傳感器靈敏度和溫度改變量乘積的比值稱為瞬變溫度靈敏度。在溫度產(chǎn)生變化時(shí)，壓電元件會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)，這稱之為熱釋電效應(yīng)。試件或氣流溫度的突變會(huì)引起這種溫度變化。大多數(shù)情況下這種效應(yīng)是很低頻的，只有信號(hào)適調(diào)儀的響應(yīng)在1赫以下，才能檢測到。如果信號(hào)適調(diào)儀有級(jí)間高通濾波器，則應(yīng)特別注意，熱釋電信號(hào)可能會(huì)使放大器飽和，使它短時(shí)間不工作?；綦x式，剪切式，隔離剪切式設(shè)計(jì)的熱釋電效應(yīng)較小。壓阻式，變電容式的這種效應(yīng)是可以忽略的。●橫向靈敏度對(duì)于單向測量來說，要求加速度計(jì)不得對(duì)被測物體的橫向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生任何響應(yīng)是十分必要的。但加速度計(jì)不可能是完美無缺的，總是有一定的橫向靈敏度，它與橫向振動(dòng)的方向有關(guān)，其橫向靈敏度一般為軸向靈敏度的1～5%。恩德?？藢?duì)每個(gè)加速度計(jì)進(jìn)行橫向靈敏度校準(zhǔn)并給出其最大值?！駲M向靈敏度比在與傳感器靈敏軸垂直的方向上受到激勵(lì)時(shí)傳感器的靈敏度，稱為橫向靈敏度。橫向靈敏度與沿靈敏軸方向上的靈敏度之比，稱為橫向靈敏度比。●旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度某些直線振動(dòng)傳感器對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是敏感的。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)必須小心。以免造成測量誤差。●基座應(yīng)變靈敏度在傳感器基座產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)會(huì)引起不應(yīng)有的信號(hào)輸出，該輸出值與傳感器靈敏度和應(yīng)變值乘積的比值，稱為基座應(yīng)變靈敏度。在某些試驗(yàn)中，加速度計(jì)安裝處可能會(huì)存在動(dòng)態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸等。由于與應(yīng)變區(qū)緊密接觸，加速度計(jì)底座也會(huì)發(fā)生應(yīng)變。部分應(yīng)變會(huì)傳給敏感元件，從而產(chǎn)生與振動(dòng)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的輸出信號(hào)。剪切式設(shè)計(jì)的加速度計(jì)要比壓縮式的對(duì)基座應(yīng)變的敏感程度小一個(gè)數(shù)量級(jí)。應(yīng)用絕緣安裝螺釘或粘貼式轉(zhuǎn)接件可以減小這種影響?！翊澎`敏度傳感器被置于磁場中會(huì)產(chǎn)生的不應(yīng)有的信號(hào)輸出，該輸出值與傳感器靈敏度和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積的比值，稱為傳感器的磁靈敏度?！癜惭b力矩靈敏度采用螺紋安裝的傳感器，安裝力矩的變化會(huì)引起靈敏度發(fā)生變化。施加1/2倍規(guī)定安裝力矩或施加2倍規(guī)定安裝力矩時(shí)的靈敏度與施加規(guī)定安裝力矩時(shí)的靈敏度之最大差值，相對(duì)于施加規(guī)定安裝力矩時(shí)靈敏度的比值的百分?jǐn)?shù)，稱為安裝力矩靈敏度。●特殊環(huán)境的響應(yīng)在強(qiáng)靜電場、交變磁場、射頻場、聲場、電纜影響、核輻射等的特殊環(huán)境下，某些傳感器會(huì)受到嚴(yán)重的影響，這些物理因素將引起傳感器產(chǎn)生亂真響應(yīng)。
加速度傳感器選型指南
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加速度傳感器輸出型式
這個(gè)是最先需要考慮的。這個(gè)取決于你系統(tǒng)中和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對(duì)應(yīng)0g的加速度，2.6V對(duì)應(yīng)于0.5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)。如果你使用的微控制器只有數(shù)字輸入，比如BASIC Stamp，那你就只能選擇數(shù)字輸出的加速度傳感器了，但是問題是你必須占用額外的一個(gè)時(shí)鐘單元用來處理PWM信號(hào)，同時(shí)對(duì)處理器也是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。如果你使用的微控制器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常簡單的使用模擬接口的加速度傳感器，所需要的就是在程序里加入一句類似"acceleration=read_adc()"的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。
加速度傳感器測量軸數(shù)量
對(duì)于多數(shù)項(xiàng)目來說，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應(yīng)用了。對(duì)于某些特殊的應(yīng)用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度傳感器可能會(huì)適合一點(diǎn)。
加速度傳感器最大測量值
如果你只要測量機(jī)器人相對(duì)于地面的傾角，那一個(gè)±1.5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測量機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能，±2g也應(yīng)該足夠了。要是你的機(jī)器人會(huì)有比如突然啟動(dòng)或者停止的情況出現(xiàn)，那你需要一個(gè)±5g的傳感器。
加速度傳感器靈敏度
一般來說，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對(duì)一定范圍內(nèi)的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更精確的測量值。最小加速度測量值也稱最小分辨率，考慮到后級(jí)放大電路噪聲問題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最小可用值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度計(jì)自身的非線性影響和后續(xù)儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測加速度×傳感器的電荷 / 電壓靈敏度。以上數(shù)值是否超過配套儀器的最大輸入電荷 / 電壓值，建議如已知被測加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇（兼顧頻響、重量），同時(shí)，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號(hào)，提高信噪比。
加速度傳感器帶寬
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這里的帶寬實(shí)際上指的是刷新率。也就是說每秒鐘，傳感器會(huì)產(chǎn)生多少次讀數(shù)。對(duì)于一般只要測量傾角的應(yīng)用，50HZ的帶寬應(yīng)該足夠了，但是對(duì)于需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能，比如振動(dòng)，你會(huì)需要一個(gè)具有上百HZ帶寬的傳感器。
加速度傳感器電阻/緩存機(jī)制
對(duì)于有些微控制器來說，要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，其連接的傳感器阻值必須小于10kΩ。比如加速度傳感器的阻值為32kΩ，在PIC和AVR控制板上無法正常工作，所以建議在購買傳感器前，仔細(xì)閱讀控制器手冊(cè)，確保傳感器能夠正常工作。
加速度傳感器累積誤差
加速度傳感器通過在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)測量一次加速度，然后根據(jù)以前累積下來的速度（包括速率和方向）和位置，計(jì)算前一段時(shí)間的總位移和終點(diǎn)速度。如此反復(fù)計(jì)算就可以得到結(jié)果。很明顯，取樣時(shí)間縮短，精度會(huì)提高。但這會(huì)受到一些技術(shù)限制，比如計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度跟不上；加速度傳感器本身存在響應(yīng)時(shí)間等等。此外，由于速度和位置總是累加的，這就存在累積誤差，時(shí)間長了，總的精度就下降得很大。
加速度傳感器安裝注意事項(xiàng)
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加速度傳感器的自然頻率由粘接的耦合程度決定，選擇正確的粘合劑將是很重要的一步。有些重要的問題是必須要考慮的是：加速度傳感器的重量，測試時(shí)的頻率和帶寬，測試時(shí)的振幅和溫度。還要考慮一些測試過程中會(huì)出現(xiàn)的問題：正弦曲線的受限和測試中出現(xiàn)的隨機(jī)振動(dòng)。通常，工程師和技師將會(huì)根據(jù)測試不同的需求選擇合適的粘接劑來粘接加速度傳感器。加速度傳感器的粘接安裝用到的粘接劑，一般有氰基丙烯酸鹽,磁鐵，雙面膠帶，石蠟，熱粘接劑等。問題的關(guān)鍵在于如何能夠有效的使用這些粘接劑。在加速度傳感器的粘接過程中，粘合劑的使用量對(duì)在加速度傳感器能否達(dá)到良好的頻率響應(yīng)中起到很關(guān)鍵的作用。在一塊小的薄膜上盡可能的用最少的粘接劑粘接加速度傳感器，將會(huì)使得加速度傳感器頻率響應(yīng)傳送性最好。在安裝傳感器之前要用碳?xì)浠先芤簛砬鍧嵠湟惭b的表面，在安裝傳感器的時(shí)候通常要用到氰基丙烯酸鹽, 磁鐵，雙面膠帶，石蠟，將其均勻地涂抹在粘接加速度計(jì)被粘表面，不能太厚或太薄，合適的厚度會(huì)起到良好的粘接效果。熱粘接劑的使用有很多的注意事項(xiàng)，最重要的是要注意安裝過程中熱粘接劑的凝固時(shí)間。當(dāng)然我們用粘接安裝時(shí)需要注意的是在接近最大極限溫度時(shí)最好不要用粘接劑，應(yīng)該延遲一段時(shí)間再使用，否則會(huì)使粘接劑本身被損壞，導(dǎo)致粘接劑抗拉強(qiáng)度降低。無論如何當(dāng)我們要用粘接法安裝加速度傳感器時(shí)所有極限因素都要考慮進(jìn)去。同樣，以上加速度傳感器的安裝只是針對(duì)大部分情況而言，一些特殊設(shè)備上測量加速度需要用到最合適的傳感器安裝方式。
加速度傳感器前景預(yù)測
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咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報(bào)告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計(jì)2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個(gè)傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機(jī)電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)會(huì)超過25%。全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢(shì)。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴(kuò)大。電容傳感器有望有一個(gè)強(qiáng)勁的增長，2004年后增長將會(huì)更快，估計(jì)從1997年到2007年綜合年增長率為5.9%,其中最高可達(dá)33.2%，其市值2000年為0.75億美元，到2007年將達(dá)到1.1億美元。來自歐洲和北美洲的汽車業(yè)和工業(yè)用戶是這些產(chǎn)品的主要購買者。2000年的市場上北美占40.4%，歐洲占48.9%。汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于安全系統(tǒng)、輪胎磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準(zhǔn)測量、安全帶伸縮、自動(dòng)門鎖和安全氣囊。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，電容式傳感器是非常有吸引力的，因?yàn)樗鼰o需接觸待測物，所以不必?cái)D進(jìn)狹窄的空間中。
加速度傳感器最新發(fā)展
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隨著智能手機(jī)等的普及，要求設(shè)備具備更高的功能和可設(shè)計(jì)性，在這種情況下，對(duì)組件的高度集成化和小型化的需求強(qiáng)勁。另外，高性能化導(dǎo)致電池的消耗增加，因此，對(duì)于搭載在設(shè)備上的各種元器件，要求具備更低的功耗。業(yè)界最小尺寸的加速度傳感器最高分辨率達(dá)到14bit，具有低功耗、 耐沖擊性高及可編程的待機(jī)喚醒功能，能夠進(jìn)行傾斜檢測、運(yùn)動(dòng)檢測等；而另外一款高性能、低功耗、低成本、低噪音的加速度傳感器具有高穩(wěn)定性，最高分辨率達(dá)4bit的特點(diǎn)，可高精度傾斜檢測、運(yùn)動(dòng)檢測等，此兩種設(shè)備主要應(yīng)用于智能手機(jī)、平板/筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)及其他小型民生設(shè)備。智能手機(jī)和游戲機(jī)等具有更多感官性運(yùn)動(dòng)的設(shè)備操作需求高漲，另外，出現(xiàn)了智能電視用的運(yùn)動(dòng)遙控等新需求。在這些運(yùn)動(dòng)檢測中，使用了歷來使用的加速度傳感器，還增加了陀螺儀，提高了操作感受。小型封裝陀螺儀采用FIFO緩沖區(qū)，可減少來自微控制器的訪問頻率，具備旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)檢測功能。而隨著加速度傳感器、陀螺儀進(jìn)一步普及，同時(shí)在小型設(shè)備中使用案例日益增加。單芯片化以及在1個(gè)系統(tǒng)的通信接口一起使用2個(gè)傳感器的需求不斷增加。小型封裝的3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀的復(fù)合傳感器的漸漸出現(xiàn)，不但具有以上小型封裝陀螺儀的各種特點(diǎn)和功能，同時(shí)還擁有業(yè)界領(lǐng)先的低耗電量，僅為4mA。他們多應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)、遙控器、PND及其他小型民生設(shè)備。
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羅姆集團(tuán)推出內(nèi)置噪聲過濾功能的加速度傳感器
據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，全球知名半導(dǎo)體制造商羅姆（ROHM）集團(tuán)旗下的Kionix, Inc.（總部位于美國紐約州伊薩卡）開發(fā)出兩款MEMS加速度傳感器：“KX132-1211”和“KX134-1211”，非常適用于工業(yè)設(shè)備和可穿戴式設(shè)備等需要高精度且低功耗地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傳感的應(yīng)用。...
2019-10-311
無錫華芯科技
無錫華芯晟科技官方帳號(hào)
加速度傳感器的選型要點(diǎn)
加速度傳感器是一種能感受加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，具有測量精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域中。加速度傳感器應(yīng)該如何選型呢？下面具體介紹一下加速度傳感器的選型方法。1、輸出型式這個(gè)是最先需要考慮的。這個(gè)取決于你系統(tǒng)中和加速度傳感器之間的接...
2020-07-310
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ICGOO在線商城是國內(nèi)領(lǐng)先的元器件采購平臺(tái)
加速度傳感器有什么作用？加速度傳感器的應(yīng)用場景介紹
加速度傳感器是一種能感受加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，具有測量精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域中，傳感器是一種將非電量（如速度、壓力）的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏孔兓脑鶕?jù)轉(zhuǎn)換的非電量不同可分為壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等，是進(jìn)行測量、控...
2021-03-290
電氣新科技
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用振動(dòng)法監(jiān)測變壓器鐵心狀況時(shí)加速度傳感器的最佳位置選擇
國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司、東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員劉勝軍、程成、沈辰、龔樂樂、蔡新景，在2019年第10期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，鐵心松動(dòng)是變壓器的常見故障。當(dāng)鐵心松動(dòng)時(shí)，由硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)信號(hào)發(fā)生變化，傳遞到箱體表面的振動(dòng)信號(hào)也會(huì)隨之發(fā)生...
2019-11-050
百洲科技
百洲科技（廣州）有限公司
日本kyowaASE-A小型加速度傳感器汽車碰撞試驗(yàn)用
日本kyowa加速度傳感器ASE-A測量車身、零部件以及假人的加速度.特點(diǎn)小型、輕量由沖擊加速度產(chǎn)生的共振影響小通過專用支架(另售), 可以安裝在行人頭部保護(hù)試驗(yàn)的頭部模型中。額定容量：±980.7～±9807m/s2尺寸：10×5×10...
2019-09-090
參考資料
1.
蘋果新專利：在耳機(jī)中塞進(jìn)加速傳感器
．新華網(wǎng)[引用日期2014-04-26]
標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器：壓電加速度傳感器
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：
已作廢
替代情況：
ZB Y198-83;被JB/T 6822-2018代替
中標(biāo)分類：
儀器、儀表>>實(shí)驗(yàn)室儀器與真空儀器>>N65聲學(xué)儀器與測震儀
發(fā)布部門：
中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部
發(fā)布日期：
1993-07-09
實(shí)施日期：
1994-01-01
作廢日期：
2018-12-01
提出單位：
機(jī)械工業(yè)部長沙科學(xué)儀器研究所
歸口單位：
機(jī)械工業(yè)部長沙科學(xué)儀器研究所
起草單位：
長沙科學(xué)儀器研究所
起草人：
買文濤、張朋萬、董連增
批文號(hào)：
機(jī)械科[1993]317號(hào)
頁數(shù)：
16 頁
標(biāo)準(zhǔn)前頁：
標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器：常用的加速度傳感器的標(biāo)定方法總結(jié)
今天，在介紹傳感器的具體標(biāo)定方法中，以一個(gè)典型傳感器——加速度傳感器的標(biāo)定為例，詳細(xì)像大家介紹幾種常用的標(biāo)定方法。
加速度傳感器的標(biāo)定
1.重力場法
對(duì)具有零頻響應(yīng)的加速度計(jì)，可用地球靜態(tài)重力場法進(jìn)行標(biāo)定，校準(zhǔn)裝置如圖所示。地球重力場法也是一種絕對(duì)校準(zhǔn)法，具有較高的精度。
靜態(tài)地球重力場校準(zhǔn)法
被校傳感器安裝到臺(tái)面上，臺(tái)面可繞中心軸旋轉(zhuǎn)，傳感器靈敏軸也隨之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)傳感器轉(zhuǎn)至任一角度時(shí)
此方法使用中須注意：
?、僭摲椒ㄔ瓌t上屬于靜態(tài)絕對(duì)校準(zhǔn)，僅適用于具有零頻響應(yīng)的加速度計(jì)（如伺服式、壓阻式、應(yīng)變式和張絲式）的校準(zhǔn)。
?、谘b置必須具有良好的隔振基礎(chǔ)，旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)嚴(yán)格保持水平位置，否則精度將受到影響。
2.轉(zhuǎn)臺(tái)式重力場標(biāo)定法
零頻法校準(zhǔn)屬靜態(tài)校準(zhǔn)。將零頻校準(zhǔn)裝置適當(dāng)改進(jìn)，即讓臺(tái)面以一定頻率勻速旋轉(zhuǎn)，則構(gòu)成低頻重力場標(biāo)定臺(tái)。當(dāng)臺(tái)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，加速度傳感器敏感元件受-1?+1g的交變加速度，記錄下不同頻率下加速度傳感器的輸出值，即可求出它們的動(dòng)態(tài)靈敏度。
此方法僅適用于低頻。
3.比較法
比較法是傳感器校準(zhǔn)最常用的方法。它具有原理簡單、操作方便、對(duì)設(shè)備要求不高等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用十分廣泛。
1)比較法工作原理
兩只加速度傳感器背靠背地安裝在一起（或安裝在一剛性支架上），其中一只為參考標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器，它的靈敏度和全部技術(shù)性能是已知的；另一只為被校傳感器，用同樣的加速度激勵(lì)它們，則它們的輸出分別是：
以上原理同樣適用于校準(zhǔn)速度傳感器和位移傳感器。
2)標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器
在比較校準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)傳感器是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。它的質(zhì)量好壞對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果有十分重要的影響。因此，需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)傳感器提出一定的要求或規(guī)定。我國已發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)檢定規(guī)程。從其在比較法中起著傳遞量值的振動(dòng)基準(zhǔn)的作用來看，它應(yīng)滿足如下要求：
?、凫`敏度高，用激光法或互易法校準(zhǔn)，校準(zhǔn)精度優(yōu)于0.5%。
?、陟`敏度應(yīng)具有長期穩(wěn)定性，即在檢定周期內(nèi)應(yīng)無明顯變化，要髙于校準(zhǔn)精度1倍。
?、蹤M向靈敏度比不大于3%。
④線性度要高。
⑤非振動(dòng)環(huán)境靈敏度要低，如溫度響應(yīng)、磁靈敏度、基座應(yīng)變靈敏度、瞬變溫度靈敏度應(yīng)盡量低。
標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器全部是壓電式的，如美國2270型、丹麥8305型、國產(chǎn)SHQ-16型和YD44型等。
下圖示出了兩種標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器的外形圖，美國2270型標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)的換能元件系采用高穩(wěn)定度的硬性壓電陶瓷材料；丹麥BK公司8305型標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器及其他型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電壓加速度傳感器都采用石英晶體為換能元件。標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器用激光干涉法進(jìn)行絕對(duì)校準(zhǔn)時(shí)，測量鏡必須粘貼在傳感器頂部的安裝面上，否則會(huì)引入誤差。
當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器進(jìn)行比較法校準(zhǔn)時(shí)，需注意被校傳感器自重對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響。負(fù)載對(duì)靈敏度的影響如圖7-4所示。
負(fù)載對(duì)傳感器靈敏度的影響
當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，即m2=0時(shí)，得
做比較校準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)傳感器上附有質(zhì)量m2，故有
由式（7-10）可見，由于增加了m2，使標(biāo)準(zhǔn)傳感器固有頻率下降。圖7-5為不同載荷下某標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度傳感器的頻響曲線。
由圖7-5可見，質(zhì)量負(fù)載將影響標(biāo)準(zhǔn)傳感器的高頻響應(yīng)。
3）比較法校準(zhǔn)方法
比較法原理簡單，但試驗(yàn)方法很多?，F(xiàn)介紹幾種典型方法。
?電壓比測量法
電壓比測量法校準(zhǔn)系統(tǒng)框圖如圖7-6所示。這是一種簡單而常用的方法。圖7-6中，兩只被激勵(lì)的傳感器背靠背安裝在一起，其中下面的為參考標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器，上面是被測傳感器。用振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)傳感器，信號(hào)經(jīng)電荷放大器進(jìn)入阻抗變換，適調(diào)放大后接入轉(zhuǎn)換開關(guān)，之后分別通入一只電壓表。
具體標(biāo)定方法是，首先將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于K1，電荷放大器靈敏度適調(diào)開關(guān)置于標(biāo)準(zhǔn)傳感器靈敏度位置，增益為1V/g檔。在一定頻率下（通常為160Hz）激勵(lì)振動(dòng)臺(tái)，觀察電壓表輸出，并調(diào)整信號(hào)源激勵(lì)信號(hào)幅度，使電壓表指示為一整數(shù)值（如峰值1V）。此時(shí)，電壓表指示的值即為臺(tái)面振動(dòng)加速度。
將開關(guān)k1置于K2，此時(shí)，被校傳感器與電壓表接通，通過調(diào)整電荷放大器增益與適調(diào)電位器旋鈕，使電壓表指示與標(biāo)準(zhǔn)傳感器相一致（注意增益檔位置）。此時(shí)，如電壓表輸出為1V（峰值），電荷放大器增益為1V/g檔，電荷放大器靈敏度適調(diào)旋鈕指示為13.2pC，那么，該被標(biāo)定傳感器的靈敏度即是13.2pC/g。
同理，用此方法也可標(biāo)定其他類型傳感器。標(biāo)定中，標(biāo)準(zhǔn)通道的作用是控制振動(dòng)臺(tái)的激勵(lì)加速度，使之為定值。這樣，只要測出被測通道的輸出，則求出了被校傳感器的靈敏度。工程上，常將傳感器連同信號(hào)適調(diào)器一起標(biāo)定。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、工作效率高，只要調(diào)好分壓比，立刻可知被校傳感器靈敏度，還消除了儀表檔差、表頭非線性及讀數(shù)誤差，具有較高精度。
?檢流計(jì)法
檢流計(jì)法原理與電位計(jì)法基本相同，所不同的是兩傳感器的輸出經(jīng)變換放大后，經(jīng)檢波器整流變成直流進(jìn)行比較。目前，已有廠家生產(chǎn)用于比較法校準(zhǔn)的專用儀器DAD-1多功能交直流變換器和雙通道數(shù)字式對(duì)數(shù)電壓表。其比較法校準(zhǔn)試驗(yàn)如圖7-8所示。
該裝置是我國壓電加速度傳感器頻響校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)裝置，自然也可用于傳感器靈敏度的標(biāo)定試驗(yàn)。
?自動(dòng)比較校準(zhǔn)系統(tǒng)
目前，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及使傳感器校準(zhǔn)向自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。圖7-9所示為一種壓電加速度傳感器自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)。
在該系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)與被校加速度傳感器“背靠背”地安裝在振動(dòng)臺(tái)上。受激勵(lì)后，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出分為兩路：一路用于反饋回振動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)，控制振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面加速度使之保持恒定；另一路與被校準(zhǔn)傳感器的信號(hào)一道被送入計(jì)算機(jī)。
振動(dòng)臺(tái)的頻率信號(hào)也同時(shí)輸入計(jì)算機(jī)。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，計(jì)算機(jī)通過打印機(jī)接口電路，驅(qū)動(dòng)打印機(jī)自動(dòng)打印出被校傳感器的靈敏度、頻率響應(yīng)、諧振頻率等。
