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加速度傳感器原理 加速度傳感器原理

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加速度傳感器原理(加速度傳感器原理)
加速度傳感器可以幫助你的機器人了解它當前的環境 。你在爬山嗎？還在走下坡路 ， 摔倒了嗎？或者對于飛行機器人來說 ， 控制姿態也很重要 。更何況你的機器人沒有帶著炸彈去人多的地方 。好的程序員可以用加速度傳感器來回答以上所有問題 。加速度傳感器甚至可以用來分析發動機的振動 。
通過測量重力引起的加速度 ， 可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度 。通過分析動態加速度 ， 可以分析設備運動的方式 。但是在開始的時候 ， 你會發現光測傾角和加速度似乎沒什么用 。然而 ， 現在工程師們已經想出了許多方法來獲得更多有用的信息 。
有些筆記本電腦內置了加速度傳感器 ， 可以動態監測筆記本電腦在使用中的震動情況 ， 并且根據這些震動數據 ， 系統會智能選擇是關閉硬盤還是保持硬盤運行 ， 這樣可以保護震動帶來的硬盤損壞 ， 比如工作環境顛簸 ， 或者不小心摔了電腦 ， 最大程度的保護里面的數據 。還有一個用途就是現在的數碼相機和攝像機也有加速度傳感器 ， 用來檢測拍攝時手部的震動 ， 并根據這些震動自動調整相機的焦距 。
加速度傳感器可用于控制、手柄振動和搖動、儀器儀表、汽車制動啟動檢測、地震檢測、報警系統、玩具、結構、環境監測、工程振動測量、地質勘探、鐵路、橋梁和大壩的振動測試和分析；鼠標、高層建筑結構動力特性和安全振動偵察 。
加速度傳感器的工作原理
線性加速度計的原理是慣性原理 ， 也就是力的平衡 。a(加速度)=F(慣性力)/M(質量)我們只需要測量F ， 如何測量F？就用電磁力來平衡這個力 ?？梢缘玫絝和電流之間的關系 。只需要通過實驗來校準這個比例系數 。當然 ， 中間的信號傳輸、放大、濾波都是電路的事情 。
現代科學技術要求加速度傳感器價格低廉 ， 性能優越 ， 易于批量生產 。在軍事工業、空系統、科學測量等領域 。 ， 就需要使用體積小、重量輕、性能穩定的加速度傳感器 。傳統加工方法制造的加速度傳感器很難完全滿足這些要求 。因此 ， 采用新型微加工技術制作的微加速度傳感器應運而生 。這種傳感器體積小 ， 重量輕 ， 功耗低 ， 啟動快 ， 成本低 ， 可靠性高 ， 易于實現數字化和智能化 。而且由于微機械結構精密、可重復、易于集成、適合批量生產 ， 所以性價比非常高 ?？梢灶A見 ， 在不久的將來 ， 它將主導加速度傳感器市場 。
微加速度傳感器有壓阻式、壓電式和電容式 。
壓電傳感器基于彈簧質量系統的原理 。當敏感芯的質量受到振動加速度時 ， 產生與加速度成比例的力 ， 并且壓電材料沿著其表面形成與力成比例的電荷信號 。壓電加速度傳感器是應用最廣泛的振動測量傳感器 ， 具有動態范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小、壓電材料自身產生電荷信號不需要外接電源等特點 。壓電式加速度傳感器雖然結構簡單 ， 商用歷史悠久 ， 但其性能指標與材料特性、設計和加工工藝密切相關 ， 因此市場上銷售的同類傳感器的實際參數及其穩定性和一致性差異很大 。與壓阻式和電容式傳感器相比 ， 它最大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號 。
壓電式加速度傳感器的結構如圖所示 。在兩塊表面鍍銀的壓電晶片(應時晶體或壓電陶瓷)之間夾一塊金屬片 ， 引出輸出信號的引線 。質量塊放置在壓電晶片上 ， 硬彈性彈簧用于向壓電元件施加預壓縮載荷 。靜態預載應遠大于傳感器在振動和沖擊測試中可能承受的最大動態應力 。這樣 ， 當傳感器向上移動時 ， 質量產生的慣性力增加了壓電元件上的壓應力；相反 ， 當傳感器向下移動時 ， 壓電元件的壓縮應力減小 ， 從而輸出與加速度成比例的電信號 。
整個傳感器組件安裝在原始底座上 ， 并用金屬外殼密封 。為了隔離樣本的任何應變 ， 使其不被傳遞到壓電元件 ， 基座尺寸較大 。測試時 ， 傳感器底座與試件剛性連接 。當試件的振動頻率遠低于傳感器的諧振頻率時 ， 傳感器的輸出電荷(或電壓)與試件的加速度成正比 ， 可以用電荷放大器或電壓放大器測量加速度 。

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