加速度传感器
加速度传感器原理

加速度传感器原理加速度传感器是一种用于测量物体加速度的设备,它在工业控制、汽车安全系统、医疗仪器等领域有着广泛的应用。
了解加速度传感器的原理对于理解其工作原理和应用至关重要。
一、加速度传感器概述加速度传感器是一种能够测量物体在运动过程中受到的加速度的传感器。
它可以通过测量物体在三个坐标轴上的加速度来确定物体的运动状态。
加速度传感器通常由质量块、弹簧和电容等组成,其中质量块和弹簧构成一个谐振系统。
二、加速度传感器的工作原理加速度传感器的工作原理是基于牛顿第二定律和谐振系统的运动原理。
当受到外力作用时,加速度传感器内的质量块会发生位移,谐振系统的特性也会改变。
通过测量谐振系统参数的变化,可以确定物体所受的加速度大小及方向。
三、加速度传感器的分类与原理根据工作原理的不同,加速度传感器可以分为多种类型,常见的有电容式、压电式和震动式传感器。
1. 电容式加速度传感器电容式加速度传感器利用电容的变化来测量加速度。
当受到外力作用时,质量块会引起电容板的偏移,进而改变电容的值。
通过测量电容值的变化,可以得到受力大小和方向。
2. 压电式加速度传感器压电式加速度传感器利用压电效应来测量加速度。
压电材料会在受到外力作用时产生电荷,通过测量电荷的变化,可以推测出加速度的大小和方向。
3. 震动式加速度传感器震动式加速度传感器是利用质量块的震动来测量加速度的。
当受到外力作用时,质量块会发生位移,进而引起传感器产生震动信号。
通过测量震动信号的变化,可以得到加速度的信息。
四、加速度传感器的应用加速度传感器在日常生活和工业领域有着广泛的应用。
以下是一些常见应用场景:1. 汽车安全系统加速度传感器可以用于汽车安全系统,如碰撞传感器、倒车雷达等。
通过检测车辆的加速度变化,可以及时触发安全装置,保障乘车人员安全。
2. 运动监测设备加速度传感器可以用于运动监测设备,如智能手环、健康监测器等。
通过测量用户的身体运动情况,可以分析运动状态和消耗的能量,为用户提供运动指导。
加速度传感器原理

加速度传感器原理在现代科技进步的背景下,传感器技术被广泛应用于各个领域。
其中,加速度传感器作为一种重要的传感器,被广泛应用于汽车、航空航天、工业控制等领域。
本文将介绍加速度传感器的原理及其应用。
一、加速度传感器的基本原理加速度传感器是一种测量物体加速度的装置。
其基本原理是利用牛顿第二定律F=ma,其中F表示物体所受的力,m表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
加速度传感器通过测量物体所受力的大小,从而间接测量物体的加速度。
常见的加速度传感器是基于微电机和微机械系统技术的MEMS加速度传感器。
它由微机械结构和信号处理电路组成。
微机械结构中包含质量块和支撑结构,当物体发生加速度时,质量块会相对于支撑结构发生位移,这个位移可以通过信号处理电路转化为电信号输出。
二、加速度传感器的工作原理加速度传感器的工作原理主要有质量块法、压电效应法和微机械共振法等。
1. 质量块法质量块法是一种常见的加速度传感器工作原理。
它通过一个质量块和支撑结构构成,质量块会相对于支撑结构发生微小位移,进而通过信号处理电路转化为电信号输出。
这种传感器广泛应用于汽车安全气囊系统等领域。
2. 压电效应法压电效应法是一种基于压电材料的加速度传感器工作原理。
压电材料在受力作用下会产生电荷累积,通过测量物体施加在压电材料上的电荷积累情况,可以得到物体的加速度。
这种传感器广泛应用于运动监测、结构健康监测等领域。
3. 微机械共振法微机械共振法是一种基于微机械共振效应的加速度传感器工作原理。
它通过微机械结构的固有振动频率和其受到的外力共振频率的比较,可以得到物体的加速度。
这种传感器在航空航天领域有着广泛的应用。
三、加速度传感器的应用加速度传感器作为一种重要的传感器,应用广泛。
1. 汽车行驶状态监测汽车中常用的加速度传感器可以检测车辆加速度的变化,从而监测车辆的行驶状态。
当车辆发生剧烈变化时,比如急刹车或者碰撞,加速度传感器可以及时检测到,并触发相应的安全措施,以减少事故发生的风险。
加速度传感器原理

加速度传感器原理加速度传感器是一种用于测量物体加速度的装置,常用于汽车、航空航天、医疗设备等领域。
本文将介绍加速度传感器的原理、工作方式以及应用。
一、原理加速度传感器的原理基于牛顿第二定律,即物体的加速度与作用在物体上的力成正比。
加速度传感器通过测量物体受到的力,从而间接地计算出物体的加速度。
二、工作方式加速度传感器通常由质量块与一些弹簧组成。
当物体加速度发生变化时,质量块会受到力的作用,从而发生位移。
弹簧的伸缩程度与位移成正比,从而产生一个电信号。
该电信号经过处理后,可以被转化为相应的加速度数值。
三、应用1. 汽车领域:加速度传感器可用于汽车的安全气囊系统。
当车辆发生碰撞时,加速度传感器会检测到车辆的突然减速,并迅速触发气囊充气,保护乘客安全。
2. 航空航天领域:在飞机或宇航器中,加速度传感器用于测量飞行器的姿态和动力学参数,从而帮助驾驶员控制飞行器的稳定性。
3. 医疗设备领域:加速度传感器广泛应用于助听器、人工肢体和运动检测设备等医疗设备中。
通过测量患者的运动状态,医生可以根据传感器提供的数据进行精确的诊断和治疗。
4. 智能手机领域:现代智能手机中内置了加速度传感器,用于自动旋转屏幕、计步器功能等。
此外,一些游戏也利用加速度传感器实现了更加真实的交互体验。
总结:加速度传感器是一种通过测量物体受力来计算加速度的装置。
它的工作原理基于牛顿第二定律,通过质量块的位移与弹簧的伸缩程度来产生电信号。
加速度传感器在汽车、航空航天、医疗设备和智能手机等领域具有广泛的应用。
通过使用加速度传感器,我们能够实时获取物体的加速度数据,从而为各种应用场景提供更精确的测量和控制。
加速度传感器介绍

加速度传感器的简述北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院夏伟强1.加速度传感器的意义加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备,广泛用于航空航天、武器系统、汽车、消费电子等。
通过加速度的测量,可以了解运动物体的运动状态。
可应用在控制,手柄振动和摇晃,仪器仪表,汽车制动启动检测,地震检测,报警系统,玩具,结构物、环境监视,工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析;鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
2.加速度传感器的工作原理根据牛顿第二定律:A(加速度)=F(力)/M(质量)。
只需测量作用力F就可以得到已知质量物体的加速度。
利用电磁力平衡这个力,就可以得到作用力与电流(电压)的对应关系,通过这个简单的原理来设计加速度传感器。
本质是通过作用力造成传感器内部敏感元件发生变形,通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出,得到相应的加速度信号。
3.加速度传感器主要技术指标a)量程。
比如测量车辆运动只需几十个g量程,但是测量武器系统的侵彻指标,就需要传感器的量程达10万g甚至更大。
b)灵敏度。
一般来说,越灵敏越好。
越灵敏的传感器对一定范围内的加速度变化更敏感,输出电压的变化也越大,这样就比较容易测量,从而获得更精确的测量值。
c)带宽。
主要指传感器可测量的有效频带。
对于一般只要测量倾角的应用,50HZ的带宽应该足够了,但是对于需要进行动态性能,比如振动,你会需要一个具有上百HZ带宽的传感器。
4.加速度传感器发展现状及发展趋势市场上占统治地位的加速度传感器是压电式、压阻式、电容式、谐振式等。
压阻式加速度传感器具有加工工艺简单,测量方法易行,等优点。
但是,温度效应严重,工作温度范围窄,并且灵敏度低,一般只有1mg左右,要继续提高灵敏度难度很大。
压电式加速度计信噪比高,灵敏度高,结构简单,但是信号处理电路较复杂,存在零漂现象不可避免,并且回零慢,不适宜连续测试。
微电容式加速度计具有结构简单、灵敏度高、动态特性好、抗过载能力大,易于集成,不易受温度影响,功耗低,但是,存在输出特性的非线性、寄生电容、分布电容对灵敏度的影响,以及信号处理电路复杂等问题。
加速度传感器用途

加速度传感器用途加速度传感器(Accelerometer)是一种用于测量物体在三个轴上的加速度的传感器。
它广泛应用于各个领域,包括消费电子产品、汽车工业、航空航天领域、医疗设备等等。
下面将详细介绍加速度传感器的用途和工作原理。
首先,加速度传感器在消费电子产品中有着广泛的应用。
例如,智能手机中的自动旋转屏幕功能就是通过加速度传感器来实现的。
传感器可以检测到手机在水平方向的倾斜角度,从而将屏幕的显示方向调整为相应的横向或纵向。
此外,智能手表、智能手环等可穿戴设备也常常使用加速度传感器来监测人体的运动状态和睡眠质量。
其次,汽车工业是加速度传感器的另一个重要领域。
在汽车中,加速度传感器可以用来监测车辆的加速度、制动力和侧倾等信息。
这些数据对于车辆的悬挂系统、稳定性控制系统和碰撞安全系统等的设计和调整非常重要。
另外,加速度传感器还可以用于车辆的倾斜角度检测和自动驾驶系统中的姿态控制。
航空航天领域也广泛使用加速度传感器。
在飞行器中,加速度传感器可以测量飞行器的加速度和倾斜角度,对飞行的稳定性和导航控制至关重要。
此外,它还可以用于航天器的姿态控制、碰撞检测和姿态变化的记录。
医疗设备领域也是加速度传感器的重要应用领域。
例如,健身追踪器可以使用加速度传感器来监测人体的运动和步数,计算消耗的卡路里和距离。
此外,加速度传感器还可以用于医疗器械中,例如心脏起搏器或可穿戴式医疗设备,用于监测患者的身体活动和健康状况。
加速度传感器的工作原理是基于质量的惯性。
它通常由一个质量和一个弹簧组成,质量与弹簧相连,当传感器受到外部力的作用时,质量会发生位移,从而改变弹簧的形变。
通过检测弹簧的形变程度,可以精确测量物体受到的加速度。
总结起来,加速度传感器是一种用于测量物体在三个轴上的加速度的传感器。
它在消费电子产品、汽车工业、航空航天领域和医疗设备中有着广泛的应用。
无论是自动旋转屏幕、车辆稳定性控制、飞行器导航还是医疗监测,加速度传感器都发挥着重要的作用。
加速度传感器测试原理

加速度传感器测试原理
加速度传感器是一种用于测量物体加速度的装置。
它基于物体受到的力的变化来计算加速度。
加速度传感器的测试原理是利用传感器内部的微机电系统(MEMS)技术。
在加速度传感器中,一般会有一个微小的质量块,称为质量阻尼系统。
当传感器受到外力作用时,质量块会发生位移,导致电容或电感值发生变化。
这种变化可以通过电路进行测量和分析。
具体地说,加速度传感器中通常使用微机电系统的结构,如微小的弹簧和质量块。
当物体在加速度作用下发生运动时,质量块会受到惯性力的作用产生位移,弹簧会对其进行相应的恢复力。
这样,质量块和弹簧之间的相互作用会导致一个共振频率的变化。
传感器会通过调整质量块和弹簧的特性,使其在特定的频率范围内具有最佳的灵敏度和准确度。
一般来说,加速度传感器可以测量从几赫兹到几千赫兹的频率范围内的加速度信号。
测试加速度传感器时,可以通过提供已知的加速度值来验证传感器的准确性。
例如,可以将传感器固定在一个旋转的转盘上,转盘上的半径和角速度已知。
通过测量传感器输出的加速度信号,并结合已知的半径和角速度,可以计算出传感器的输出是否与实际加速度值一致。
此外,为了验证加速度传感器的灵敏度,还可以使用振动台等
设备来进行测试。
通过在不同频率和幅度下施加振动,并测量传感器的输出信号,可以评估传感器的灵敏度和响应特性。
总结起来,加速度传感器的测试原理是基于通过微机电系统的结构,测量由物体受到的加速度引起的质量块位移和弹簧恢复力变化。
通过与已知的加速度值进行比较或者通过施加振动进行测试,可以验证传感器的准确性和灵敏度。
加速度传感器

加速度传感器传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。
输出信号有不同形式,如电压、电流、频率、脉冲等,能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求,是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。
如果把计算机比作大脑,那么传感器则相当于五官,传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量,对系统的质量起决定性作用。
自动化程度越高,系统对传感器要求越高。
在今天的信息时代里,信息产业包括信息采集、传输、处理三部分,即传感技术、通信技术、计算机技术。
现代的计算机技术和通信技术由于超大规模集成电路的飞速发展,而已经充分发达后,不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越来越高,还要求其成本低廉且使用方便。
显然传统传感器因功能、特性、体积、成本等已难以满足而逐渐被淘汰。
世界许多发达国家都在加快对传感器新技术的研究与开发,并且都已取得极大的突破。
如今传感器新技术的发展,主要有以下几个方面:一.发现并利用新现象利用物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理,所以研究发现新现象与新效应是传感器技术发展的重要工作,是研究开发新型传感器的基础。
日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁性传感器,是传感器技术的重大突破,其灵敏度高,仅次于超导量子干涉器件。
它的制造工艺远比超导量子干涉器件简单。
可用于磁成像技术,有广泛推广价值。
利用抗体和抗原在电极表面上相遇复合时,会引起电极电位的变化,利用这一现象可制出免疫传感器。
用这种抗体制成的免疫传感器可对某生物体内是否有这种抗原作检查。
如用肝炎病毒抗体可检查某人是否患有肝炎,起到快速、准确作用。
美国加州大学已研制出这类传感器。
传感器的发展历程二.利用新材料传感器材料是传感器技术的重要基础,由于材料科学进步,人们可制造出各种新型传感器。
例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器;光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器;用陶瓷制成压力传感器。
高分子聚合物能随周围环境的相对湿度大小成比例地吸附和释放水分子。
加速度传感器的原理

加速度传感器的原理加速度传感器是一种常见的传感器,广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。
它可以测量物体在运动过程中所受到的加速度,并将其转换为电信号输出。
本文将介绍加速度传感器的原理及其工作机制。
一、原理简介加速度传感器的原理基于牛顿第二定律,即F=ma,其中F是物体所受到的力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
当物体受到外力作用时,由于加速度的存在,传感器内部的某些零部件会发生位移或形变,从而产生电信号。
二、工作机制加速度传感器通常由一个质量块、支撑结构和敏感元件组成。
质量块在支撑结构的作用下可以相对运动,并与敏感元件相连。
当物体受到加速度时,质量块会受到作用力,从而导致其在支撑结构上发生位移。
敏感元件常见的类型包括电容式、压阻式和压电式。
以下将分别介绍这几种传感器的工作原理。
1.电容式传感器电容式传感器通过测量电容的变化来检测加速度。
通常由两个电极组成,当质量块发生位移时,电极之间的电容会发生变化。
这种变化可以通过测量电荷转移或电压变化来获取。
2.压阻式传感器压阻式传感器利用压阻的变化来检测加速度。
压阻传感器中有一个弹性体,当质量块发生位移时,它会受到作用力而变形,进而改变电阻值。
测量电阻值的变化可以作为加速度的指示。
3.压电式传感器压电式传感器利用压电效应来检测加速度。
当质量块发生位移时,压电材料会产生电荷。
通过测量这些电荷的变化,可以了解加速度的大小。
压电材料常用的有石英、压电陶瓷等。
不同类型的加速度传感器在应用上有一些差异。
例如,电容式传感器通常具有较高的分辨率和较低的功耗,适用于较小幅度的振动测量。
而压阻式传感器则通常具有较高的灵敏度和较大的测量范围,适用于高加速度测量。
三、应用领域加速度传感器在许多领域具有重要的应用价值。
以下是一些常见的应用领域:1. 汽车工业:用于车辆稳定性控制、碰撞检测和空气袋触发等系统中,以提高驾驶安全性。
2. 航空航天工业:用于飞机、火箭等飞行器的动态监测和控制,确保运行安全。
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加速度传感器一、简介加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。
通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。
传感器在加速过程中,通过对质量块所受惯性力的测量,利用牛顿第二定律获得加速度值。
根据传感器敏感元件的不同,常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。
二、分类压电式压电式加速度传感器又称压电加速度计。
它也属于惯性式传感器。
压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。
当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比。
压阻式基于世界领先的MEMS硅微加工技术,压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点,易于集成在各种模拟和数字电路中,广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。
电容式电容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器。
电容式加速度传感器/电容式加速度计是对比较通用的加速度传感器。
在某些领域无可替代,如安全气囊,手机移动设备等。
电容式加速度传感器/电容式加速度计采用了微机电系统(MEMS)工艺,在大量生产时变得经济,从而保证了较低的成本。
伺服式伺服式加速度传感器是一种闭环测试系统,具有动态性能好、动态范围大和线性度好等特点。
其工作原理,传感器的振动系统由"m-k”系统组成,与一般加速度计相同,但质量m上还接着一个电磁线圈,当基座上有加速度输入时,质量块偏离平衡位置,该位移大小由位移传感器检测出来,经伺服放大器放大后转换为电流输出,该电流流过电磁线圈,在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力,力图使质量块保持在仪表壳体中原来的平衡位置上,所以伺服加速度传感器在闭环状态下工作。
由于有反馈作用,增强了抗干扰的能力,提高测量精度,扩大了测量范围,伺服加速度测量技术广泛地应用于惯性导航和惯性制导系统中,在高精度的振动测量和标定中也有应用。
三、应用1、汽车安全加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。
在安全应用中,加速度计的快速反应非常重要。
安全气囊应在什么时候弹出要迅速确定,所以加速度计必须在瞬间做出反应。
通过采用可迅速达到稳定状态而不是振动不止的传感器设计可以缩短器件的反应时间。
其中,压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快。
2、游戏控制加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化,因此通过前后倾斜手持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制,就变得很简单。
3、图像自动翻转用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向,实现所要显示图像的转正。
4、电子指南针倾斜校正磁传感器是通过测量磁通量的大小来确定方向的。
当磁传感器发生倾斜时,通过磁传感器的地磁通量将发生变化,从而使方向指向产生误差。
因此,如果不带倾斜校正的电子指南针,需要用户水平放置。
而利用加速度传感器可以测量倾角的这一原理,可以对电子指南针的倾斜进行补偿。
5、GPS导航系统死角的补偿GPS系统是通过接收三颗呈120度分布的卫星信号来最终确定物体的方位的。
在一些特殊的场合和地貌,如遂道、高楼林立、丛林地带,GPS信号会变弱甚至完全失去,这也就是所谓的死角。
而通过加装加速度传感器及以前我们所通用的惯性导航,便可以进行系统死区的测量。
对加速度传感器进行一次积分,就变成了单位时间里的速度变化量,从而测出在死区内物体的移动。
6、计步器功能加速度传感器可以检测交流信号以及物体的振动,人在走动的时候会产生一定规律性的振动,而加速度传感器可以检测振动的过零点,从而计算出人所走的步或跑步所走的步数,从而计算出人所移动的位移。
并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗。
7、防手抖功能用加速度传感器检测手持设备的振动/晃动幅度,当振动/晃动幅度过大时锁住照相快门,使所拍摄的图像永远是清晰的。
8、闪信功能通过挥动手持设备实现在空中显示文字,用户可以自己编写显示的文字。
这个闪信功能是利用人们的视觉残留现象,用加速度传感器检测挥动的周期,实现所显示文字的准确定位。
9、硬盘保护利用加速度传感器检测自由落体状态,从而对迷你硬盘实施必要的保护。
大家知道,硬盘在读取数据时,磁头与碟片之间的间距很小,因此,外界的轻微振动就会对硬盘产生很坏的后果,使数据丢失。
而利用加速度传感器可以检测自由落体状态。
当检测到自由落体状态时,让磁头复位,以减少硬盘的受损程度。
10、设备或终端姿态检测加速度传感器和陀螺仪通常称为惯性传感器,常用于各种设备或终端中实现姿态检测,运动检测等,也就很适合玩体感游戏的人群。
加速度传感器利用重力加速度,可以用于检测设备的倾斜角度,但是它会受到运动加速度的影响,使倾角测量不够准确,所以通常需利用陀螺仪和磁传感器补偿。
同时磁传感器测量方位角时,也是利用地磁场,当系统中电流变化或周围有导磁材料时,以及当设备倾斜时,测量出的方位角也不准确,这时需要用加速度传感器(倾角传感器)和陀螺仪进行补偿。
11、智能产品加速度传感器在微信功能中的创新功能突破了电子产品的千遍一律,这个功能的实现来源传感器的方向、加速表、光线、磁场、临近性、温度等参数的特性。
这个原理是手机里面集成的加速度传感器,它能够分别测量X、Y、Z三个方面的加速度值,X方向值的大小代表手机水平移动,Y方向值的大小代表手机垂直移动,Z方向值的大小代表手机的空间垂直方向,天空的方向为正,地球的方向为负,然后把相关的加速度值传输给操作系统,通过判断其大小变化,就能知道同时玩微信的朋友。
四、技术指标1、灵敏度方面的技术指标:对于一个仪器来说,一般都是灵敏度越高越好的,因为越灵敏,对周围环境发生的加速度的变化就越容易感受到,加速度变化大,很自然地,输出的电压的变化相应地也变大,这样测量就比较容易方便,而测量出来的数据也会比较精确的。
2、带宽方面的技术指标:带宽指的的是传感器可以测量的有效的频带,比如,一个传感器有上百HZ带宽的就可以测量振动了;一个具有五十HZ带宽的传感器就可以有效测量倾角了。
3、量程方面的技术指标:测量不一样的事物的运动所需要的量程都是不一样的,要根据实际情况来衡量。
解析手机上的传感器加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。
加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,就好比地球引力,也就是重力。
加速力可以是个常量,比如g,也可以是变量。
因此其的范围比重力感应器要大,但是一般在手机被提到的加速度感应器时,其实就是指重力感应器,因此两者可以看做是等价的。
方向感应器手机方向传感器是指,安装在手机上用以检测手机本身处于何种方向状态的部件,而不是通常理解的指南针的功能。
手机方向检测功能可以检测手机处于正竖、倒竖、左横、右横,仰、俯状态。
具有方向检测功能的手机具有使用更方便、更具人性化的特点。
例如,手机旋转后,屏幕图像可以自动跟着旋转并切换长宽比例,文字或菜单也可以同时旋转,使你阅读方便;听MP3时。
可能会有人说:这个跟那个重力感应器是一样的?这个两者是不一样的,方向感应器或者叫应用角速度传感器比较合适,一般手机的上的方向感应器是感应水平面上的方位角、旋转角和倾斜角的。
这个如果你可能觉得有点理论的话,举个例子吧。
有方向感应器的能很好的玩都市赛车游戏。
而只有重力感应器也能玩,但是,结果很令人纠结。
为了得到高度真实的试验数据,使用者应当全面地了解所用仪器的工作特性,这些特性是怎样互相影响的,整个环境对这些特性是如何影响的,以及加速度计对被测运动是如何影响的。
加速度计是关键的测量元件,有多种设计型式供选用。
每种设计型式都为某些特定用处设计的,目的是为获得高保真的测量数据。
工程师们应认真地分析测量的要求,选用最合适的加速度计,通常要在灵敏度,重量和频响范围三者之间比较,做出最合适的选择。
传感器主要工作特性分为有效响应与乱真响应两类。
●有效响应:在传感器灵敏轴方向上,由输入的机械振动或冲击所引起的传感器的响应。
这种响应是正确使用传感器进行测量,取得可靠数据所期望的。
●乱真响应:在使用传感器测量机械振动或冲击时,由同时存在的其他物理因素所引起的传感器的响应。
这种响应是干扰正确测量的,是不期望的。
有效响应主要有:灵敏度;幅频响应和相频响应;非线性度。
乱真响应主要有:温度响应;瞬变温度灵敏度;横向灵敏度;旋转运动灵敏度;基座应变灵敏度;磁灵敏度;安装力矩灵敏度;对特殊环境的响应。
●灵敏度:指定的输出量与指定的输入量之比。
●参考灵敏度:在给定的参考频率和参考幅值下传感器的灵敏度值。
传感器灵敏度越高,测量系统的信噪比就越大,系统就不易受静电干扰或电磁场的影响。
对某种具体的加速度计设计型式来说,灵敏度越高,则传感器越重,共振频率也越低。
因此选用多大灵敏度受其重量和频率响应的制约。
一般情况下,传感器的灵敏度包括幅值与相位两个信息,是随频率变化的复数量。
●幅频响应和相频响应在输入的机械振动量值不变的情况下,传感器输出电量的幅值随振动频率的变化,称为幅频响应。
而输出电量的相位随振动频率的变化,称为相频响应。
在工作频段内连续地改变振动频率,且维持输入的机械振动量幅值不变,同时观测传感器的输出,便可测定幅频响应。
若同时测量传感器输出电量与输入机械振动量间的相位差,则又可测定相频响应。
一般情况下,只要求知道幅频响应。
在接近传感器上、下限频率处使用传感器,或有要求时,则必须知道相频响应。
●非线性度在给定的频率和幅值范围内,输出量与输入量成正比,称为线性变化。
实际传感器的校准结果与线性变化偏离的程度,称为该传感器的非线性度。
在由最小值到最大值的传感器动态范围内,逐渐增大输入的机械振动量,同时测量传感器输出幅值的变化,便可测定传感器的输出值与线性输出值的偏差量。
在使用正弦振动发生器进行测定时,可在传感器的工作频率范围内选定几个频率进行,以覆盖传感器整个动态范围。
一般在传感器动态范围的上限附近传感器的输出值与线性值的偏差量最大。
所允许的偏差量取决于具体测量的要求。
对压电加速度计,一般用在一定的加速度范围内,其灵敏度增加的百分数来表示非线性度。
压阻式,变电容式加速度计在其动态范围内线性度较好,它代表了非线性、滞后和非重复性的综合值。
●质量负载的影响如果加速度计的动态质量接近被测结构物的动态质量,则会使振动产生明显的衰减。
为此在诸如印刷电路板等又薄又轻的片状构件上测振时,为了得到准确的数据必须采用重量轻的加速度计。
如果被测物件呈现单自由度的响应,则加速度计将使其共振频率下降。
在所有的模态试验中必须使用微型加速度计。
●低频响应使用压电加速度计时,所用放大器低频截止频率多为2-5Hz,目的是以此来剔除许多压电传感器的热释电输出。
像隔离剪切式设计等隔离性好的设计型式可用在较低的频率。
压阻式和变电容式加速度计则具有零频响应。