加速度计是一种通过感应加速度并将其转换成电信号来测量加速度的装置。加速度传感器具有广泛的功能,已广泛应用于汽车安全、智能产品、游戏控制等诸多领域。下面让我们来一起好好学习了解一下,加速度传感器的工作基本原理分析以及是怎样分类的?
一、加速度传感器的工作原理是什么
大多数加速度计的工作基础上的压电效应。有必要对压电效应进行解释,是对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外,还将改变晶体的极化状态,在晶体内部建立电场,这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应。
一般来说,加速度传感器利用的是其内部加速度引起的晶体变形。这个变形会发作电压,只需计算出发作电压和所施加的加速度之间的联系,就可以将加速度转化成电压输出。当然还有很多其它方法来制作加速度传感器比如压阻技术电容效应热气泡效应光效应但是其基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。每种技术都有各自的优势和问题。
二、加速度传感器的分类
1、压电式
电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性传感器。它是利用某些物质如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。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。
2、压阻式
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。
3、电容式
电容式加速度以及传感器是基于一个电容工作原理的极距变化型的电容通过传感器。电容式加速度计是比较常见的加速度计。在某些领域是不可替代的,如安全气囊、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。
4、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-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,在长久磁铁的磁场中产生电磁恢复力,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。
结语:随着微电子机械系统技术在传感器领域中的广泛应用,使得加速度传感器的体积变得更加轻便、性能得到明显提升,这无疑促进了它在消费电子领域中的应用,在市场中的份额也在不断提升。