加速度传感器原理、结构、使用说明、校准和参数解释
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。
线加速度计的原理是牛顿第二定律，即加速度定律，也就是力的平衡，A(加速度)=F(惯性力)/M(质量)我们只需要测量F就可以了。
怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。
就可以得到F对应于电流的关系。
只需要用实验去标定这个比例系数就行了。
当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。
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用于测量物体加速度的电子设备，其原理基于牛顿第二定律：力等于质量乘以加速度。
当一个物体受到外力作用时，它会产生加速度，而加速度传感器则可以通过测量这种加速度来确定物体所受的力。
加速度传感器通常由一个微小的质量块和一个弹簧组成。
当物体发生加速运动时，质量块会受到惯性力的作用而偏离其静止位置，弹簧则会产生相应的拉力。
这个拉力可以被转换成电信号，并通过放大电路进行放大和处理。
具体来说，加速度传感器通常使用压电效应或微机械系统技术来转换机械运动为电信号。
压电效应是指在某些晶体材料中，在受到机械变形时会产生电荷分布不平衡现象，从而产生电势差。
将这种晶体材料粘贴在质量块上，并将其与引脚相连，则当质量块发生偏移时，晶体材料就会产生相应的电荷分布不平衡现象，并输出对应的电信号。
微机械系统技术则是指将微小的机械结构制造在芯片上，通过微小的电极和弹簧连接起来。
当质量块偏移时，弹簧会产生相应的拉力，从而改变电极之间的距离和电容值。
这种电容值变化可以被检测到，并转换为电信号。
总之，加速度传感器是一种利用物体受到外力而产生加速度的原理来测量物体运动状态的设备。
它通过压电效应或微机械系统技术将机械运动转换为电信号，从而实现对物体加速度的测量。
加速度传感器ppt课件
压
电阻的阻值随应力的作用而发生变化，引起测量电桥输出电压变化，以此实现对加速
阻
度的测量。
式
加
速
度
传
感
器
原
理
图9 压阻式加速度传感器 原理图
;.
9
压阻式硅微加速度传感器的典型结构形式有很多种，已有悬臂梁、双臂梁、4梁和双岛-5 梁等结构形式。弹性元件的结构形式及尺寸决定传感器的灵敏度、频 响、量程等。质量 块能够在较小的加速度作用下，使得悬臂梁上的应力较大，提高传感器的输出灵敏度。在 大加速度下，质量块的作用可能会使悬臂梁上的应力超过 屈服应力，变形过大，致使悬 臂梁断裂。为此高gn值加速度拟采用质量块和梁厚相等的单臂梁和双臂梁的结构形式， 压 如图所示。 阻 式 加 速 度 传 感 器 构 成
;.
21
基
于
加 速
LCD1602
度
传
感
器
的
计
步
器
按键
STC89C52单 片机
速度传感器 MMA7455
图一 系统硬件结构图
;.
22
;.
23
图二 单片机最小系 统
基 于 加 速 度 传 感 器 的 计 步 器
9 r e d a 123456789 1e PH C C 01234567456 C V ^^^^^^^^^^^ C 00000000222 V PPPPPPPPPPP 12345678901234567890 22222222233333333334 )))))))))))))) ))G P N C K2 01234576543210 89O P E C 1R 111111DDDDDDDD AAR V S V AAAAAAAAAAAAAA ((P / P (((((((((((((( 01/ A 23456776543210 ..E E .............. 22L 22222200000000 PPA PPPPPPPPPPPPPP 123 .01.. 01..334567 .P33PP.... 1)PP))3333 2 PX))01PPPP21 5 1 )E234567DdTT))))LL C D 22......TXXNN01RDAAD 9 TT111111SRTIITTWRTTN 8 ((PPPPPPR((((((((XXG 1T O UA D S / 01234567890 123456789 D CI 11111111112 N PD D G SS N // G LA CD SS F p M 03 K 2 1C 03 9 1R DC 5 NC 0 GV . 11 Y1 12 K11 1RS FF pp 3132 3C3C D N G
加速度传感器实验报告
加速度传感器实验报告
加速度传感器实验报告
加速度传感器是一种应用广泛的测量传感器，各种型号的加速度传感器都可以用来测量振动或者加速度。
本文将介绍加速度传感器的实验，以及分析实验结果的一些重要指标。
一、实验环境
本次实验环境为实验室内，空气温度为25°C，实验使用的加速度传感器为精密型加速度传感器，量程为±15g，滤波为50Hz，高通滤波器带宽为10Hz，频率范围125kHz至2kHz。
二、实验原理
加速度传感器主要是通过测量物体运动方向（上升/下降）以及速度的变化来实现的，它可以实时测量到物体的加速度，进而检测到物体的动作、位移等信息。
实验测试结果为：温度变化0.1°C会引起加速度传感器的输出经0.18 g/°C变化。
三、实验结果
加速度传感器实验结果表明，实测值满足要求，温度变化引起的加速度传感器输出变化也满足实验要求的0.18 g/°C。
这些结果表明，加速度传感器的计算能力、精度以及可靠性都较高，在不同环境条件下能够满足较高精度的要求。
四、实验分析
通过实验结果可以看出，加速度传感器输出精度较高，准确性可靠，能够稳定满足要求。
在此基础上，未来可以基于加速度传感器的输出，进行各种类型的测量或者运动的监测，从而获得更全面的测量结果。
加速度计的原理与使用方法
加速度计的原理与使用方法加速度计是一种测量物体加速度的仪器，它在许多领域如航空航天、汽车工程和运动医学等中被广泛应用。
本文将介绍加速度计的原理及使用方法。
一、加速度计的原理加速度计的原理基于牛顿第二定律，即物体的加速度与作用在其上的力成正比。
根据这一原理，加速度计通过测量物体上的力来确定其加速度。
1. 力感应式加速度计力感应式加速度计利用质量对物体的拉力或压力进行测量。
其中一种常见的类型是压电加速度计。
压电加速度计由压电晶体制成，当晶体受力时，会产生电荷。
通过测量晶体上的电荷变化，可以确定施加在物体上的力以及加速度。
2. 运动感应式加速度计运动感应式加速度计则是基于惯性原理。
它包含一个基准质量，通过测量质量相对于基准质量的位置变化来计算加速度。
当物体加速时，质量相对于基准质量会发生位移，该位移可以通过传感器测量出来。
二、加速度计的使用方法加速度计有许多不同的用途，下面简要介绍几种常见的使用方法。
1. 汽车工程在汽车工程中，加速度计被用于测量车辆的加速度、制动效果和行驶状态等。
通过安装加速度计，可以收集与车辆行驶相关的数据，如速度变化、转向行为和许多其他动态信息。
这些数据不仅可用于优化车辆性能，还可用于事故分析和安全评估。
2. 运动医学加速度计在运动医学中也有重要应用。
通过固定加速度计在运动员的身体上，可以测量运动员在训练或比赛中的加速度和冲击力。
这些数据可以帮助医生和教练评估运动员的身体状况和运动技术，并制定相应的康复计划或训练方案。
3. 航空航天在航空航天领域，加速度计是控制飞行器姿态和导航的重要工具。
通过测量加速度和方向，加速度计能够提供精确的导航和飞行控制信息。
它在航天器发射、姿态控制和着陆等过程中起到关键作用。
4. 虚拟现实和游戏控制加速度计也广泛应用于虚拟现实设备和游戏控制器中。
通过将加速度计集成到设备中，用户可以通过身体的动作来控制虚拟现实场景或游戏角色的移动。
这种交互方式使用户体验更加沉浸和自然。
加速度传感器介绍
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。
加速度计参数
加速度计参数简介加速度计是一种用于测量物体加速度的传感器。
它广泛应用于许多领域，包括航空航天、汽车工业、运动医学等。
本文将详细介绍加速度计的参数及其相关知识。
加速度计工作原理加速度计的工作原理基于质量与力的关系。
它利用质量在受力作用下产生的加速度来测量物体的加速度。
常见的加速度计采用微机电系统（MEMS）技术，通过微小的力传感器来测量物体的加速度。
加速度计参数加速度计通常具有以下几个重要参数：1. 测量范围加速度计的测量范围指的是它能够测量的加速度的最大值和最小值。
常见的单位为g（重力加速度）。
例如，一个测量范围为±2g 的加速度计可以测量从 -2g 到+2g 的加速度。
2. 分辨率分辨率是指加速度计能够区分的最小加速度变化。
它通常以位（bit）或毫米每秒平方（mm/s²）表示。
较高的分辨率意味着加速度计能够更准确地测量小的加速度变化。
3. 灵敏度灵敏度是指加速度计输出的电压或数字信号与实际加速度之间的关系。
它通常以mV/g 或 LSB/g（最小可分辨加速度的单位）表示。
较高的灵敏度意味着加速度计能够更精确地测量加速度。
4. 频率响应频率响应是指加速度计能够测量的加速度变化的频率范围。
它通常以赫兹（Hz）表示。
较高的频率响应意味着加速度计能够更好地测量高频的加速度变化。
5. 噪声加速度计的噪声指的是其输出中的随机波动。
它通常以g/√Hz 或mg/√Hz 表示，表示每根号赫兹（Hz）的噪声水平。
较低的噪声意味着加速度计能够更准确地测量加速度。
6. 温度稳定性温度稳定性是指加速度计在不同温度下的输出稳定性。
它通常以mV/℃ 或%FS/℃ 表示。
较好的温度稳定性意味着加速度计能够在不同温度条件下提供更一致的测量结果。
加速度计应用加速度计的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域：1. 航空航天在航空航天领域，加速度计被用于飞行器姿态控制、惯性导航系统和飞行数据记录等方面。
它们可以帮助飞行器实时监测加速度变化，确保飞行的稳定性和安全性。
加速度传感器工作原理及应用
加速度传感器工作原理及应用加速度传感器，顾名思义，是可将加速度转换为其他形式信号并得以输出的装置，那么其工作原理是什么呢?接下来我们就一起来看看吧～一、简介加速度传感器，英文名称为acceleration transducer，是一种利用感受加速度并将其转换为电信号的方式来测量加速力(加速力即指作用于物体上使物体处于加速过程中的力)的设备。
目前已在汽车安全、智能产品、游戏控制等众多领域都得到广泛的应用。
二、分类加速度计按原理的不同可分为线加速度计和角加速度计两种。
加速度传感器一般可分为压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、电容式加速度传感器和伺服式加速度传感器四种。
接下来我们就分别来看一下这六中加速度传感器的工作原理是什么样子的吧～～三、线加速度计线加速度计是利用惯性原理来进行工作的。
根据公式A=F/M，即加速度=惯性力/质量，只需对惯性力F进行测量即可得出加速度A的大小。
那么问题来了，惯性力F如何进行测量呢?可以用电磁力来平衡这个力，得出这个力与电流之间的对应关系，然后在实验中标定这个比例系数就哦啦～四、角加速度计角加速度计是利用压电效应来进行工作的，压电效应的定义如下：当存在外力加于不存在对称中心的异极晶体上时，该外力不仅会改变晶体的外在形态，还将改变其内部的极化状态，在晶体的内部建立电场，机械力改变极化状态的现象称为正压电效应。
以角加速度计为例的大多数加速度计都是利用加速度致使晶体变形的特性来进行工作的。
外力使得晶体变形，变形的同时会产生电压，因此只需计算加速度与电压的关系，即可将加速度转换成电压的形式输出。
五、压电式加速度传感器压电式加速度传感器是利用压电效应来进行工作的，当加速度计振动时，加速度发生变化，加于压电元件上的外力必然也会产生变化，若被测振动的频率远低于加速度计的固有频率，则外力的变化与加速度成正比。
六、压阻式加速度传感器压阻式加速度传感器基于MEMS硅微加工技术，具有结构简单、体积小、功耗低等诸多特点，在汽车的碰撞实验、设备的振动监测、仪器的测试等方面均有着广泛的应用。
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12、传感器质量 传感器质量最好小于待测物的十分之一。
压电型振动传感器分类
压电型加速度传感器
电荷输出型 电压输出型
通用型 小型 高灵敏度型 高/低温型 防水绝缘型 3轴加速度
电荷输出型部分型号
电压输出型部分型号
三轴加速度传感器部分型号
防水绝缘加速度传感器部分型号
加速度传感器目录
加速度传感器原理 加速度传感器使用方法 型号分类 校准测试
振动传感器的分类
振动测量中有加速度、速度、位 移的测量。其中压电型加速度传 感器在振动和冲击检测的各个领 域中使用最多。
振动传感器
接触型 非接触型
加速度 速度 位移
位移
压电型（数Hz~数10kHz） 动电式（DC~300Hz） 应变式（DC~数kHz） 半导体式（DC~1kHz）
量块随震动产生的惯性力。
根据牛顿第二定律F=m*a；惯性力等于质量快质量乘以加速度。 将以上两个公式进行组合可得到Q=d*m*a；其中，d和m在当加速度传 感器的压电陶瓷材料和质量块的质量确定之后就是固定值。
在传感器的可测范围之内，Q和a呈线性关系，可通过电荷Q来表征加 速度值。
质量块
压电 陶瓷
结构与特征
4
5
电荷输出型加速度传感器是高阻抗的电荷信 号，在送入测量仪器之前需要转换成低阻抗 的电压信号。 电荷转换器和恒流源的信息请点击笑脸跳转。
传感器固定方法
将加速度传感器安装在振动体上形成一个振动系， 该系的固有频率叫做接触共振频率。接触共振频率和加 速度传感器的安装固定方式密切相关。
螺钉固定：最理想的固定方法 粘结剂固定：精加工面上用粘结剂固定，操作得当，可
3、共振频率 构成部件的边界发生共振现象，对于压电型加速度传感器，主要在检测单元和传感器
的安装部分发生，传感器灵敏度越高共振频率越低。
4、频率范围 加速度传感器可测定的振动频率范围，低域截止频率fc由放大器的时间常数决定。
Fc=1/2πRC，R为放大器输入阻抗，C为电容。
术语解释2
5、绝缘阻抗 指加速度传感器输出端和传感器外壳与浮筒间的绝缘阻抗。
术语解释3
9、横轴灵敏度 加速度传感器一般有一个灵敏度最大的轴，它叫做主轴灵敏度。其他轴（横轴）的灵敏度 基本为零，但由于制作误差，也可能有输出出现，为串音，用串音除以主轴灵敏度的百分 率表示。
10、底座应变灵敏度 在加速度传感器外壳上施加应力或者安装面上存在弯曲型应变时，位移会传递到压电元件 安装面，产生电荷噪音。
接近螺钉固定的效果 胶带固定：适用于振动频率低振幅小时的一种便利方法 绝缘螺栓固定：绝缘螺栓使加速度传感器和被测物电气
绝缘，噪音小，操作得当，可接近螺钉固定的效果 磁铁固定：被测定物是能吸磁的金属时的一种便利方法 探触棒：在不方便其他安装方式下使用，100mm探触棒
在1kHz以下的低频振动检测十分实用
术语解释
1、电荷灵敏度 压电体受力后被充电，其电荷量由电荷灵敏度表示。电荷灵敏度用于振动检测时，使
用电荷放大器将电荷变换成电压。1pC/m/s2=10pC/g。 2、电压灵敏度
放大器内藏型的加速度传感器的灵敏度就是指电压灵敏度，输出是电压信号。电压灵 敏度受电缆电容的影响，灵敏度随电缆增长而降低。 1mV/m/s2=10mV/g
动电式（数Hz~数10kHz）
应变计式（DC~数Hz）
电磁式（涡流式） 电容式（DC~数kHz） 光学式（激光干涉） 线性变化差动传输式
压电式加速度传感器的特征
与应变计式和动电式等其他方式传感器比较
灵敏度高、体积小 带域宽、从低频到高频都能检测 测定范围宽，从微弱信号到大的振动都能检测 机械强度高 环境适应性好 不需要电源（非内置前放）
连接线
三轴加速度传感器线
电荷转换器
电荷转换器是将电荷输出型 传感器的高阻抗电荷信号转 变为低阻抗的电压信号，比 电荷放大器要便宜很多。转 换效率是1mV=1pC；
电荷转换器的连接图请点击 如下笑脸。
电荷转换器用恒流源
VV-11恒流电源可用于电荷转换器、或者电压 输出型加速度传感器的在线驱动型恒流源。
压电元件
压缩型
剪切型
挠曲性
结构
特点Biblioteka 机械强度高，可测量很强 的振动和很大的加速度
谐振频率高，可测量很宽 的频率范围
有效抑制热释电，可 测更低的频率
机械强度高，谐振频 率高，可测很宽频率
传感器灵敏度高，可测微 弱振动
机械强度低，谐振频率低， 可测低频和小的加速度
连接示例
1 2 3
MC-20便携式校正仪，可以直接标定出传 感器在159.2Hz的振动频率下的灵敏度，非常 方便。
其他产品
加速度传感器的应用领域1
加速度传感器的应用领域2
加速度传感器的应用领域3
与声发射传感器比较 检测低频信号 检测更强的信号 信号具有指向性 非内置放大加速度传感器为电荷输出
压电型加速度传感器原理
压电元件是受到惯性力F后会产生电荷的功能材料，其压电常数的定义如下：
所以，电荷Q=d*F；其中Q为电荷量，d为压电常数，F为受到的力。 压电型加速度传感器的机构如右图所示，压电陶瓷受到的力主要是质
6、接地噪音 如果有两个或两个以上的接地端的时候，那么噪音可能从接地端引入，系统只设一个
接地端或者使用绝缘加速度传感器/绝缘螺栓可消除。 7、热电灵敏度
压电陶瓷和热电传感器用的元件有相同的组成，温度变化会产生电荷，几Hz以下的测 定必须注意。 8、最大使用加速度
压电型加速度传感器的动态范围很宽。最大使用加速度需满足两个条件：1是保证加速 度和输出为线性，2是内藏放大器最大输出电压是否饱和。
灵敏度校正仪
连接方式
电荷型加速度传感器的输出是电荷量，电 压输出型加速度传感器的输出是电压量。无论 是电荷还是电压，我们需要得到的是加速度值。 其中，加速度=测得的电压(电荷)值/电压(电荷)灵敏度;
所以，电荷灵敏度的准确性直接影响最终 得到的加速度值。所以加速度传感器需要经常 进行标定，虽然国内很少有这么干的。