加速傳感器
一、簡(jiǎn)介
加速度傳感器是一種能夠測(cè)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(guò)程中，通過(guò)對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)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(jiàn)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。
二、分類(lèi)
壓電式：
壓電式加速度傳感器又稱(chēng)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(cè)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(cè)加速度成正比。
壓阻式：
基于世界******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(chē)碰撞實(shí)驗(yàn)、測(cè)試儀器、設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
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)是對(duì)比較通用的加速度傳感器。在某些領(lǐng)域無(wú)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。
伺服式：
伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測(cè)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(cè)出來(lái)，經(jīng)伺服放大器 放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出，該電流流過(guò)電磁線圈，在長(zhǎng)久磁鐵的磁場(chǎng)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(lái)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)饔茫鰪?qiáng)了抗干擾的能力，提高測(cè)量精度，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，伺服加速度 測(cè)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(cè)量和標(biāo)定中也有應(yīng)用。
三、技術(shù)指標(biāo)
1、靈敏度方面的技術(shù)指標(biāo)：對(duì)于一個(gè)儀器來(lái)說(shuō)，一般都是靈敏度越高越好的，因?yàn)樵届`敏，對(duì)周?chē)h(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(cè)量就比較容易方便，而測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)也會(huì)比較準(zhǔn)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(cè)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(cè)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(cè)量?jī)A角了。
3、量程方面的技術(shù)指標(biāo)：測(cè)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(lái)衡量。
解析手機(jī)上的傳感器：
加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)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(cè)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。
四、選型要求
測(cè)量軸數(shù)量：
對(duì)于多數(shù)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，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)。
***大測(cè)量值：
如果你只要測(cè)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(cè)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。
靈敏度：
一般來(lái)說(shuō)，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(cè)量，從而獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量值。***小加速度測(cè)量值也稱(chēng)***小分辨率，考慮到后級(jí)放大電路噪聲問(wèn)題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離***小可用值，以確保***佳信噪比。***大測(cè)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***大輸出電壓，估算方法：***大被測(cè)加速度×傳感器的電荷 / 電壓靈敏度，以上數(shù)值是否超過(guò)配套儀器的***大輸入電荷 / 電壓值，建議如已知被測(cè)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。
五、安裝注意事項(xiàng)
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(wèn)題是須***要考慮的是：加速度傳感器的重量，測(cè)試時(shí)的頻率和帶寬，測(cè)試時(shí)的振幅和溫度。還要考慮一些測(cè)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題：正弦曲線的受限和測(cè)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(cè)試不同的需求選擇合適的粘接劑來(lái)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(wèn)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(guò)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***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***好。在安裝傳感器之前要用碳?xì)浠先芤簛?lái)清潔其要安裝的表面，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)，***重要的是要注意安裝過(guò)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***大極限溫度時(shí)***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(wú)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(cè)量加速度需要用到***合適的傳感器安裝方式。
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