1.7 位移、加速度传感器
加速度传感器测振动位移
加速度传感器测振动速度与位移方案1. 测量方法（基本原理）设加速度传感器测量振动所得的加速度为：()a t （单位：m/s 2） 对加速度积分一次可得速率： 11()()[]2Ni i i a a v t a t dt t -=+==∆∑⎰ (单位：m/s) 对速率信号积分一次可得位移：11()()[]2N i i i v v s t v t dt t -=+==∆∑⎰ (单位：m) 其中：()a t 为连续时域加速度波形()v t 为连续时域速率波形 ()s t 为连续位移波形 i a 为i 时刻的加速度采样值 i v 为i 时刻的速率值0a =0；0v =0t ∆为两次采样之间的时间差2. 主要误差分析误差主要存在以下几个方面： 1）零点漂移所带来的积分误差由于加速度传感器的输出存在固定的零点漂移。
即当加速度为0g 时传感器输出并不一定为0，而是一个非零输出error A 。
传感器的输出值为：()a t +error A 。
对error A 二次积分会产生积分累计效应。
2）积分的初始值所带来的积分误差0a 和0v 的值并不为零，同样会产生积分累计效应。
3）高频噪声信号所带来的误差高频噪声信号会对瞬时位移值测量精度带来影响，但积分值能相互抵销而不会带来累计。
3. 解决办法1）零点漂移和积分初始值不为零可以加高通滤波器的方法滤除。
2）高频噪声信号的影响并不大，为了达到更高的精度，可以加一个低通滤波器。
选择高通滤波器和低通滤波器合理的截至频率，可以得到较理想的结果。
（注：高通滤波即去除直流分量；低通滤波即平滑滤波算法）。
4. 仿真研究4.1 问题的前提背景1.本课题研究的对象是桥梁振动的加速度()a t ，速度()v t 和位移()s t ，可以认为桥梁的加速度，速度，位移的总和为0。
即：0()0a t dt ∞=⎰0()0v t dt ∞=⎰()0s t dt ∞=⎰其离散表达式为：00()Ni i a N ===∞∑0()Nii vN ===∞∑0()Nii sN ===∞∑2.加速度传感器测量值存在误差，它主要是在零点漂移和测量噪声两个方面。
加速度传感器原理及应用
加速度传感器原理及应用《加速度传感器原理及应用》你有没有想过，当你拿着手机玩游戏的时候，手机是怎么知道它是横着还是竖着的呢？或者当你跑步的时候，智能手环是怎么精确地记录下你跑了多少步的呢？这就不得不提到一个很厉害的小部件——加速度传感器啦。
就拿我的朋友小李来说吧。
小李是个运动达人，特别喜欢跑步。
他最近买了一个新的智能运动手表。
有一天，我们一起出去跑步。
他一边跑，一边兴奋地看着手表上显示的各种数据，像跑的距离、速度，甚至还有跑步的节奏。
我好奇地凑过去问他：“这小手表怎么这么神奇，啥都能知道呢？”小李得意地晃了晃手腕，说：“这可多亏了加速度传感器呀。
就好像这个传感器是一个超级敏感的小侦探，能感知到手表的每一个动作。
”那这个加速度传感器到底是个啥原理呢？简单来说，它就像一个小小的平衡仪。
想象一下，你把一个小球放在一个盒子里，如果盒子突然加速往前移动，小球就会往后滚，对吧？加速度传感器里也有类似的结构。
它里面有一个质量块，当有加速度的时候，这个质量块就会因为惯性而产生位移。
这个位移会被传感器转化成电信号，然后设备就能知道加速度的大小和方向啦。
这就像是我们能通过小球滚动的方向和距离，来判断盒子移动的情况一样。
再回到小李的运动手表上。
当他跑步的时候，每一步的抬腿、落地都会产生加速度的变化。
这个加速度传感器就能准确地捕捉到这些变化，然后经过计算，就得出了步数。
这就好比是传感器在默默地数着：“一步、两步、三步……”而且它还能根据加速度的变化情况，算出小李跑步的速度。
如果加速度大，那就说明跑得比较快；加速度小，那就是跑得慢一点。
这难道不神奇吗？加速度传感器的应用可不仅仅局限于运动设备哦。
在汽车里也有它的身影。
比如说安全气囊系统。
当汽车突然发生碰撞，那一瞬间会产生巨大的加速度。
加速度传感器就像一个忠诚的卫士，马上察觉到这个危险信号，然后迅速把信号传给安全气囊控制系统，让安全气囊在最短的时间内弹出来保护驾驶员和乘客。
传感器在振动分析中的应用
传感器在振动分析中的应用振动分析是一项重要的工程实践，可以用来检测、监测以及分析机械系统的振动情况。
而在振动分析中，传感器的应用起着关键作用。
本文将探讨传感器在振动分析中的应用，并重点介绍几种常见的传感器及其特点。
一、加速度传感器加速度传感器是最常用的振动测量传感器之一。
它能够测量物体在单个方向上的加速度，并通过集成技术将加速度信号积分为速度和位移信号。
加速度传感器广泛用于诸如机械设备监测、汽车安全系统、航空航天等领域。
在振动分析中，加速度传感器能够提供具体的振动参数，如加速度曲线、频谱图等，从而帮助工程师评估机械系统的振动状况，并识别潜在的故障。
二、位移传感器位移传感器是另一种常用于振动分析的传感器。
其主要功能是测量振动物体在特定方向上的位移或变形。
相较于加速度传感器，位移传感器能够提供更直观、精确的振动数据。
通过位移传感器获取的信息，工程师可以更准确地观察和分析振动物体的运动轨迹以及变形情况，进而进行更精细的故障诊断和预测。
三、压电传感器压电传感器是一种通过压电效应实现信号转换的传感器。
在振动分析中，压电传感器常常被用于测量和分析高频振动信号。
其高灵敏度和广泛的频率响应范围使其成为检测高频振动的理想选择。
压电传感器常用于振动控制、结构监测和故障诊断等领域，为工程师提供了宝贵的数据支持。
四、光纤传感器光纤传感器是近年来振动分析领域中广泛应用的一种新型传感器。
其优势在于其高精度、无电磁干扰和抗腐蚀等特点。
光纤传感器通过光学原理实现振动信号的测量和分析，极大地拓展了振动分析的应用领域。
光纤传感器既可以测量结构的振动状态，也可以用于监测振动信号的传播路径和损耗情况，从而提供更丰富的振动分析数据。
总结：传感器在振动分析中具有不可替代的重要作用。
通过加速度传感器、位移传感器、压电传感器和光纤传感器等的应用，工程师们可以全面了解机械系统的振动情况，包括加速度、速度、位移等重要参数。
这些传感器不仅提供了数据支持，还为故障诊断和预测、振动控制等工作提供了可靠的技术手段。
加速度传感器_G-sensor_重力传感器(accelerometer)原理
1 MID中的传感器 2 加速计 3 陀螺仪 4 地磁传感器
MID中的传感器——已商用的传感器
触摸屏 摄像头 麦克风（ST：MEMS microphones……） 光线传感器 温度传感器 近距离传感器 压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器……）
陀螺仪（MEMS） 加速度传感器（MEMS） 地磁传感器（MEMS）
MID中的传感器——MEMS传感器厂商
1、陀螺仪（角速度传感器）厂商： 欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor 日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS 国产：深迪 2、加速度传感器（G-sensor）厂商： 欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气 国产：MEMSIC（总部在美国） 3、地磁传感器（电子罗盘）厂商： 欧美：ADI、Honeywell 日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha 国产：MEMSIC（总部在美国）
由检测质量（也称敏感质量）、 支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳 体组成。检测质量受支承的约束只 能沿一条轴线移动，这个轴常称为 输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着 运载体沿敏感轴方向作加速运动时， 根据牛二定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。它与壳体之 间将产生相对运动，使弹簧变形，于是检测质量在弹簧力的作用下随之加速运动。当弹 簧力与检测质量加速运动时产生的惯性力相平衡时，检测质量与壳体之间便不再有相对 运动，这时弹簧的变形反映被测加速度的大小。电位器作为位移传感元件把加速度信号 转换为电信号，以供输出。
加速度传感器的使用方法
加速度传感器的使用方法加速度传感器是一种常见的传感器，它可以检测和测量物体的加速度。
在很多领域中，加速度传感器都被广泛应用，例如智能手机、汽车、工业设备等。
本文将介绍加速度传感器的使用方法。
使用加速度传感器前需要了解其工作原理。
加速度传感器基于微机电系统（MEMS）技术，内部包含微小的质量和弹簧系统。
当物体加速度发生变化时，质量会受到力的作用而发生位移，传感器可以测量这个位移并转换成电信号输出。
接下来，我们来讨论加速度传感器的安装和连接。
通常情况下，加速度传感器会通过引脚连接到主控制器或数据采集设备。
在安装时，需要注意将传感器的引脚正确连接到相应的接口上，确保传感器与主控制器的通信正常。
在实际应用中，加速度传感器通常需要进行校准。
校准可以提高传感器的准确性和稳定性。
校准的过程包括确定传感器的零点偏移和灵敏度。
零点偏移是指在没有加速度作用下传感器输出的值，需要将其调整到零位。
灵敏度是指单位加速度变化引起的传感器输出变化，可以通过标定和校准来确定。
在使用加速度传感器时，还需要注意传感器的安装位置和方向。
传感器应尽可能与物体的加速度方向垂直安装，这样可以获得最准确的测量结果。
此外，传感器还需要避免受到外界干扰，如震动、温度变化等，这些干扰可能会影响传感器的测量结果。
在进行数据采集和处理时，可以使用相应的软件或编程语言来读取和解析传感器输出的数据。
通过分析传感器输出的数据，可以获取物体的加速度信息。
在某些应用中，还可以通过进一步处理和计算，获取物体的速度和位移等相关信息。
需要注意的是，在实际应用中，加速度传感器的测量范围和精度是很重要的指标。
不同的应用场景可能需要不同范围和精度的传感器。
在选择传感器时，需要根据具体需求来确定合适的型号和规格。
总结一下，加速度传感器是一种常用的传感器，可以用于测量物体的加速度。
在使用加速度传感器时，需要了解其工作原理，并正确安装和连接传感器。
校准和安装位置也是使用加速度传感器时需要注意的问题。
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。
加速度传感器的工作原理
加速度传感器的工作原理加速度传感器是一种用于测量物体在空间中加速度的设备，广泛应用于汽车、航空航天、工业生产等领域。
它能够准确地检测物体的加速度变化，并将其转化为电信号输出。
本文将介绍加速度传感器的工作原理及其应用。
一、工作原理加速度传感器的工作原理基于质量与力的关系。
通常使用微机电系统（MEMS）技术制造的加速度传感器，它由质量块、弹簧和电容组成。
具体原理如下：1. 弹簧系统加速度传感器的核心是一个微小的质量块，质量块通过弹簧与传感器的外壳相连。
弹簧负责将质量块与外壳保持相对静止状态，使质量块不受环境振动干扰。
2. 加速度作用当物体受到加速度的作用时，质量块与外壳之间产生相对运动。
根据牛顿第二定律，物体所受的力与其质量和加速度成正比。
因此，加速度的增加将导致质量块受到更大的力。
3. 电容变化质量块上安装有一对电极，与外壳上的电极形成电容。
当质量块发生位移时，外壳上相应的电极也会随之移动，导致电容值发生变化。
电容值的变化与质量块的位移量成正比。
4. 电信号输出通过对电容的测量，传感器能够将位移量转化为电信号输出。
通常使用谐振电路或差分电路来测量电容值的变化。
最终，加速度传感器将测得的加速度值输出到外部设备，如数据采集模块或控制系统。
二、应用领域加速度传感器因其高灵敏度和广泛的应用需求，在众多领域中得到了应用。
下面介绍几个常见的应用场景：1. 汽车安全系统在汽车中，加速度传感器被广泛用于安全系统。
例如，车辆碰撞时，传感器可以检测到突发的加速度变化，并触发气囊的部署。
此外，加速度传感器还可以用于检测车辆倾斜角度，以提供车身稳定控制。
2. 航空航天领域在航空航天领域中，加速度传感器被用于飞行器姿态控制和导航系统。
传感器能够测量飞行器在各个方向上的加速度变化，确定姿态角度，从而实现飞行控制和导航定位。
3. 工业生产加速度传感器在工业生产中的应用非常广泛。
它可以用于监测机器的振动和震动情况，判断设备是否正常运行。
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。
加速度传感器原理、结构、使用说明、校准和参数解释
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
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。
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）
传感器的十种类型
传感器的十种类型传感器是一种能够感知和检测环境中各种物理量并将其转化为可供人类理解的信号的装置。
它们被广泛应用于工业、医疗、军事、交通等领域，起到了至关重要的作用。
本文将介绍十种常见的传感器类型，并从人类的视角出发，以生动的语言描述它们的工作原理和应用场景。
1. 温度传感器温度传感器可以测量环境的温度并将其转化为电信号。
它们在各个领域都有广泛的应用，如气象预报、温控设备、医疗仪器等。
例如，在农业领域，温度传感器可以帮助农民监测土壤温度，以确定植物的生长状态。
2. 湿度传感器湿度传感器用于测量和监测环境的湿度。
它们常用于气象观测、农业、建筑等领域。
例如，湿度传感器可以帮助农民判断土壤的湿度，从而合理灌溉农作物。
3. 光传感器光传感器可以感知光线的强度和频率。
它们广泛应用于照明控制、光敏仪器等领域。
例如，在智能家居中，光传感器可以根据环境光线的强度自动调节灯光亮度。
4. 压力传感器压力传感器用于测量和监测物体的压力。
它们在工业、医疗、汽车等领域有着重要的应用。
例如，在汽车中，压力传感器可以监测轮胎的气压，提醒驾驶员及时充气。
5. 位移传感器位移传感器可以测量和监测物体的位移和位置变化。
它们常用于机械工程、自动化控制等领域。
例如，在工业生产线上，位移传感器可以帮助监测机器人的位置，确保精准的操作。
6. 加速度传感器加速度传感器可以测量物体的加速度和振动。
它们在运动控制、安全监测等领域得到广泛应用。
例如，在智能手机中，加速度传感器可以感知手机的倾斜和摇晃，实现屏幕自动旋转和晃动控制等功能。
7. 气体传感器气体传感器可以检测环境中的气体浓度和成分。
它们在环境监测、工业安全等领域发挥着重要作用。
例如，在室内空气质量监测中，气体传感器可以检测二氧化碳和有害气体的浓度，保障人们的健康。
8. 液位传感器液位传感器可以测量和监测液体的高度和容量。
它们广泛应用于化工、水处理、油田开发等领域。
例如，在储罐中，液位传感器可以实时监测液体的高度，避免溢出或过度放空。
地铁位移计工作原理
地铁位移计工作原理
地铁位移计是通过测量地铁车体相对于参考位置的位移来确定其运动状态和位置的装置。
其工作原理如下：
1. 加速度传感器：位移计内置了加速度传感器，用于感知地铁车体的加速度。
当地铁加速或减速时，传感器会感知到相应的加速度变化。
2. 积分运算：通过对加速度信号进行积分运算，可以得到地铁车体的速度。
积分运算可以将加速度信号转换为速度信号，从而可以得到地铁车体的运动速度。
3. 位移计算：再次对速度信号进行积分运算，可以得到地铁车体相对于起始位置的位移。
通过不断地对速度信号积分，可以得到地铁车体在运动过程中的位置变化。
4. 参考位置：地铁位移计需要有一个参考位置作为基准，可以通过GPS定位或其他测量方法来确定。
地铁车体的位移计算是相对于这个参考位置进行的。
5. 可视化显示：位移计通常会将位移、速度和加速度的数据进行处理，并通过可视化方式展示给操作员或系统监控人员。
这样可以实时了解地铁车体的运动状态和位置。
综上所述，地铁位移计通过加速度传感器感知地铁车体的加速度变化，然后通过积分运算得到速度和位移信息，从而确定地
铁车体的运动状态和位置。
该装置在地铁运行过程中具有重要的应用价值。
加速度传感器原理、结构、使用说明、校准和参数解释
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
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物体加速度的传感器，它在许多领域都有着广泛的应用，比如汽车安全系统、智能手机、工业生产等。
加速度传感器的原理是基于牛顿第二定律，利用质量和力的关系来测量物体的加速度。
本文将详细介绍加速度传感器的原理及其应用。
加速度传感器是一种微机电系统（MEMS）传感器，它利用微小的机械结构和电子器件来测量加速度。
其工作原理是基于牛顿第二定律，即物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
因此，加速度传感器通过测量物体上的力来计算加速度。
加速度传感器通常由微机电系统（MEMS）器件组成，包括微型质量块和微型弹簧。
当物体加速时，微型质量块会受到惯性力的作用而产生位移，微型弹簧则会受到相应的拉力。
通过测量微型弹簧的位移或拉力，就可以计算出物体的加速度。
在加速度传感器中，常用的测量原理包括压电效应、电容效应和电阻效应。
其中，压电效应是利用压电材料的特性来测量加速度，电容效应是利用电容器的变化来测量加速度，电阻效应是利用电阻的变化来测量加速度。
这些原理都是基于微机电系统（MEMS）技术的应用，通过微小的机械结构和电子器件来实现对加速度的测量。
加速度传感器在许多领域都有着广泛的应用。
在汽车安全系统中，加速度传感器可以用来检测车辆的碰撞和侧翻，从而触发安全气囊的部署。
在智能手机中，加速度传感器可以用来实现屏幕旋转和晃动控制等功能。
在工业生产中，加速度传感器可以用来监测设备的振动和运动状态，从而进行故障诊断和预防性维护。
总的来说，加速度传感器是一种能够测量物体加速度的传感器，其原理是基于牛顿第二定律，利用微机电系统（MEMS）技术来实现对加速度的测量。
它在汽车安全系统、智能手机、工业生产等领域都有着广泛的应用，为我们的生活和工作带来了诸多便利。
希望本文能够帮助读者更好地了解加速度传感器的原理及其应用。
速度和加速度传感器
速度和加速度传感器
速度、加速度测试有许多方法，可以使用直流测速机直接测量速度，也可 以通过检测位移换算出速度和加速度，还可以通过测试惯性力换算出加速度等。 下面介绍几种典型的测试方法。 1. 直流测速机速度检测
直流测速机是一种测速元件，实际上它就是一台微型的直流发电机。根据 定子磁极激磁方式的不同，直流测速机可分为电磁式和永磁式两种。如以电枢 的结构不同来分，有无槽电枢、有槽电枢、空心杯电枢和圆盘电枢等。近年来， 又出现了永磁式直线测速机。常用的为永磁式测速机。
的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，如图3-15所
示。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随
被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转
一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲
数N，则可测出转速为
n
60 N Zt
式中 Z——圆盘上的缝隙数； n——转速(r／min)； t——测量时间(s)。
图 3-15 光电式转速传感器的结构原理图
图 3-16 应变式加速度传感器
一般取Zt=60×10 m (m＝0，1，2，…)，利用两组缝隙间距W相
同，位置相差（i／2+1／4）W（i＝0，1，2，…）的指示缝隙和两个光
直流测速机的特点是输出斜率大、线性好，但由于有电刷和换向器 ，构造和维护比较复杂，摩擦转矩较大。
直流测速机在机电控制系统中，主要用作测速和校正元件。在使用 中，为了提高检测灵敏度，尽可能把它直接连接到电机轴上。有的电机 本身就已安装了测速机。
2. 光电式转速传感器
光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接
加速度传感器
加速度传感器————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: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。
加速度传感器原理与使用选择
加速度传感器原理与使用选择一、加速度传感器的原理常见的加速度传感器有压电式加速度传感器和微机电系统（MEMS）加速度传感器。
1.压电式加速度传感器压电式加速度传感器是一种利用压电效应测量加速度的传感器。
压电材料具有压电效应，即在施加压力时会产生电荷。
压电式加速度传感器包含一个压电材料晶体和一个负载电容。
当传感器受到加速度时，晶体会受到压力变形，从而产生电荷。
通过测量负载电容的电荷变化，可以间接测量加速度。
2.MEMS加速度传感器MEMS加速度传感器利用微机电系统技术制造，是一种微小化的加速度传感器。
MEMS加速度传感器通常由微小质量的振动结构和感应器件组成。
当传感器受到加速度时，振动结构会产生微小的位移，感应器件可以测量位移并将其转换为电信号。
MEMS加速度传感器具有体积小、功耗低、成本低等优点。
二、加速度传感器的使用选择在选择加速度传感器时，需要考虑以下因素：1.测量范围：加速度传感器的测量范围决定了可以测量的最大加速度值。
根据具体应用需求选择适当的测量范围，避免传感器过载或无法测量。
2.精度：传感器的精度决定了其测量结果的准确性。
根据应用需求选择合适的精度，例如在高精度测量领域需要选择高精度传感器。
3.响应频率：加速度传感器的响应频率决定了传感器对高频振动的响应能力。
根据应用需求选择适当的响应频率，以确保传感器能够满足测量要求。
4.接口类型：加速度传感器的接口类型包括模拟接口和数字接口。
根据系统要求选择合适的接口类型，以便与系统进行数据通信。
5.工作温度范围：加速度传感器的工作温度范围决定了其在不同环境下的适用性。
根据应用环境选择适当的工作温度范围，以确保传感器能够正常工作。
6.供电电压：加速度传感器的供电电压决定了传感器的电源要求。
根据系统电源供应情况选择合适的供电电压。
7.封装类型：加速度传感器的封装类型决定了传感器的外形和安装方式。
根据具体应用需求选择适当的封装类型，以方便传感器的安装和使用。
加速度传感器
加速度传感器英文名称：acceleration transducer定义：能感受加速度并转换成可用输出信号的传感器应用学科：机械工程（一级学科）；传感器（二级学科）；物理量传感器（三级学科）。
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。
加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的。
另一种就是线加速度计。
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。
加速度传感器网为客户提供压阻式加速度传感器/压阻加速度计各品牌的型号、参数、原理、价格、接线图等信息。
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。
智能磨音测量仪的技术参数
智能磨音测量仪的技术参数智能磨音测量仪是一种能够通过分析机械设备振动状态来识别设备故障的高科技仪器。
它通过安装在机械设备上的传感器来收集振动数据，并使用内置的算法来分析这些数据。
磨音测量技术已被广泛应用于机械故障诊断、预防性维护和可靠性工程领域。
本文将介绍智能磨音测量仪的技术参数。
测量范围智能磨音测量仪的测量范围通常是受限于传感器的灵敏度和采样率。
对于普通的智能磨音测量仪来说，其测量范围一般为10Hz至10kHz。
但是，一些特殊要求的测量任务，例如测量高速电机或轴承的振动，可能需要更高频率的传感器。
灵敏度智能磨音测量仪的灵敏度是指它能够侦测到的最小加速度或速度的大小。
灵敏度通常是以mV/g或mV/mm/s的形式表示。
较高的灵敏度意味着仪器可以侦测到较小的振动，从而提高了故障诊断的准确性。
一般来说，智能磨音测量仪的灵敏度介于1至100mV/g或1至100mV/mm/s之间。
准确度智能磨音测量仪的准确度是指它与标准值之间的差异，并且根据其测量范围和使用条件而变化。
其准确度受到多个因素的影响，包括传感器本身的性能、采样率、数据分析算法的准确性等。
为了保证准确度，智能磨音测量仪必须进行定期的校准和检验。
存储容量智能磨音测量仪可以将采集到的振动数据存储在其内部存储器中，以便后续分析。
存储容量是指测量仪内部存储器的大小。
大多数智能磨音测量仪的存储容量介于1GB至2GB之间，可以存储大量的振动数据。
部分仪器还可以扩展存储容量，例如通过添加SD卡或USB设备。
传感器类型智能磨音测量仪的传感器类型通常有三种：加速度传感器、速度传感器和位移传感器。
加速度传感器可以测量设备产生的振动的加速度，速度传感器可以测量设备振动产生的速度，而位移传感器可以测量设备振动产生的位移。
对于不同类型的机械设备，不同的传感器可能有不同的应用需求。
数据分析算法智能磨音测量仪通常配备一个内置的数据分析算法来对采集到的振动数据进行分析。
根据其应用场景和需求，不同的仪器可能配备不同类型的数据分析算法，例如时间域分析、频谱分析和波形分析等。
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电容式 传感器
4 电 容 式 位 移 传 感 器
a)测振幅
电容式 传感器
被测轴
b)测轴回转精度和轴心偏摆
电容式角位移传感器
当θபைடு நூலகம்0时
C0
当θ≠0时
0 r s0
d0
0 r (1 ) C C C 0 0 d0
传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系
二、加速度传感器
当质量块感受加速度而产生惯性力Fa时，在力Fa的作用 下，悬臂梁发生弯曲变形，其应变为
Fa ma
粘贴在梁两面上的应变片分别感受正(拉)应变和负 (压)应变而电阻增加和减小，电桥失去平衡而输出与 加速度成正比的电压U0，即
压电式加速度传感器
压 缩 式 压 电 加 速 度 传 感 器 结 构
当传感器感受振动时，质量块感受与传感器基座相 同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作 用。这样，质量块就有一正比于加速度的交变力作 用在压电片上。由于压电片压电效应，两个表面上 就产生交变电荷，当振动频率远低于传感器的固有 频率时，传感器的输出电荷（电压）与作用力成正 比，亦即与试件的加速度成正比。
（1）铁心位于线圈中间 （2）铁心向上移动 （3）铁心向下移动
u0 u2 u3 0
u0 u2 u3 0
u0 u2 u3 0
优点：无摩擦（移动铁心与线圈不存在物理接触）； 无限的机械寿命（因无接触、无摩擦导致无磨损）； 分辨率高；零位重复性好；输入/输出隔离。 应用：在动态偏移和高弹性材料的振动测量、高增益闭环控制系 统的零位指示测量中、其他各种工业控制中得到了广泛的应 用。
常用幅值为3～15V的均方根值、频率为60～2000Hz的正弦 电压激励初级线圈，感应的次级输出电压也是与激励信号同 频率的正弦信号，但幅值随铁心位置的变化而变化。测量铁 心位移对输出的影响时，需通过检波将LVDT中信号的交流 成分滤除。一般检波器不能判断铁心运动方向的不同。
检波
可鉴别位移方向的LVDT 半导体桥式检波器电路
加速度是表征物体在空间运动本质的一个基本物理量。可 以通过测量加速度来测量物体的运动状态。例如，惯性导 航系统就是通过飞行器的加速度来测量它的加速度、速度 (地速)、位置、已飞过的距离以及相对于预定到达点的方 向等。通常还通过测量加速度来判断运动机械系统所承受 的加速度负荷的大小，以便正确设计其机械强度和按照设 计指标正确控制其运动加速度，以免机件损坏。对于加速 度，常用绝对法测量，即把惯性型测量装置安装在运动体 上进行测量。 分为惯性加速度与倾角传感器和振动加速度传感器。
霍尔式加速度传感器
在固定在传感器壳体上的弹性悬臂梁的中部装有一感受加速 度的质量块m，梁的自由端固定安装着测量位移的霍尔元件H。 在霍尔元件的上下两侧，同极性相对安装着一对永久磁铁， 以形成线性磁场。当质量块感受上下方向的加速度而产生与 之成比例的惯性力使梁发生弯曲变形时，自由端就产生与加 速度成比例的位移，霍尔元件就输出与加速度成比例的霍尔 电势UH。
输出电量由传感器输出端引出，输入到前置放大器 后就可以用普通的测量仪器测出试件的加速度，如 在放大器中加进适当的积分电路，就可以测出试件 的振动速度或位移。
（压电）石英加速度传感器
石英加速度传感器的反馈电流正比于因外力作用而引起 的质量m的加速度。
u0 ucd uba
u0 ucd uba 0 u0 ucd uba 0
u0 ucd uba 0
3 电位器式位移传感器
通过滑动触点把位移转换为电阻丝的长 度变化，从而改变电阻值大小，进而再 将这种变化值转换成电压或电流的变化 值。
振动 被测物
惯性加速度与倾角传感器 －－基于“摆”的工作原理
当传感器壳体相对于地球重 心方向产生倾斜时，由于重力 的作用，摆力图保持垂直方向， 从而使摆相对于壳体形成一个 角度的倾斜，只要通过敏感元 件测出这个角度，或将与摆相 连的敏感元件的应变量转换成 为电量的输出，即可知因倾斜 这个力所引入的加速度的大小。
这类基于测量质量块相对位移的加速度传感器一 般灵敏度都比较低，所以当前广泛采用基于测量 惯性力的加速度传感器，例如电阻应变式、压阻 式和压电式加速度传感器。它们的工作原理是: 敏感质量块感受加速度，而产生与之成正比的惯 性力F＝ma，再通过弹性元件把惯性力转变成应 变、应力，或通过压电元件把惯性力转变成电荷 量，然后通过测量应变、应力或电荷来间接测量 加速度。
当前测量加速度的传感器基 本上都是基于图所示的基本 结构。通常是由质量块m、 弹簧k和阻尼器c所组成的惯 性型二阶测量系统。
质量块通过弹簧和阻尼器与 传感器基座相连接。传感器 基座与被测运动体相固连， 因而随运动体一起相对于运 动体之外惯性空间的某一参 考点作相对运动。
位移式加速度传感器
是一种变磁阻式加速度 传感器，它是以通过弹 簧片与壳体相连的质量 块m作为差动变压器的衔 铁。当质量块感受加速 度而产生相对位移时， 差动变压器就输出与位 移(也即与加速度)成近 似线性关系的电压，加 速度方向改变时，输出 电压的相位相应地改变 180。。
第一章
传感器及其应用
—位移/加速度传感器—
位移/加速度传感器用于将“位移”
和物体受重力作用而产生的“加速
度”这两个非电量转换为电量输出。
一 位移传感器
分 类
角度位移
线性位移
电阻式 电容式 差分电感式 振弦式 差分变压器式 电感式 电感调频式 编码式 电涡流式 光栅式 磁栅式 光电式 感应同步式
电位器式 电阻应变片式
1 电阻应变片位移传感器
动态范围：1～300mm， 线性度：0.1%-0.5%，分辨力：1um
金属 半导体
2 线性可变差分变压器式（LVDT） 位移传感器－电感式 u u u
0 2 3
磁阻
uo正比于磁芯在线圈中的位移
LVDT差动变压器式位移传感器的原理
LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成，初 级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可 自由移动的杆状衔铁。当衔铁处于中间位置时，两个次级 线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为0；当衔铁在 线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电 动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。 为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传 感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级 线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的 电压之差，这个输出的电压值与铁心的位移量成线性关系。 LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围， 否则将产生非线性值，因此所有的LVDT均有一个线性范围。
应变式加速度传感器
1—等强度梁
2—质量块
3—壳体
4—电阻应变片
在低频（10~60Hz）振动测量中得到广泛的应用,但不 适用于频率较高的振动和冲击。
应变式加速度传感器的具体结构形式很多，但都可简化 为图示形式。等强度弹性悬臂梁固定安装在传感器的基 座上，梁的自由端固定一质量块m，在梁的根部附近两面 上各贴一个(成两个)性能相同的应变片，应变片接成对 称差动电桥。
LVDT特点
1.结构简单，工作可靠，寿命长，线性度好，重复性好，性能价格比高。 2.精度：最高精度可达0.05%，一般为0.25%、0.5% 3.绝对误差：最高可达1μm 4.重复性：好，最高可达1μm 5.灵敏度：高，一般每mm位移输出为数百 mv, 最高可达几伏 6.分辨率：高，一般为0.1 μm ，最高可达10-4 μm 。 7.测量范围：宽，±0.1mm ~ ±500mm甚至更大 8.工作温度范围：大，一般为-55℃~ +150℃可扩展到+220℃，传感器或 变送器分为三级： 商业级：0℃ ~ +70℃ 工业级：-20℃ ~ +85℃ 军 级：-55℃ ~ +125℃ 9.时间常数小，动态特性好，频带宽一般为200HZ(5ms)最高可 500HZ(2ms)。 10.毛利率高：可达60% ~ 70%
电容式加速度传感器
4 5 A面 3 6
以通过弹簧片支 承的质量块作为 差动电容器的活 动极板。 电容式加速度传 感器的特点是频 率响应范围宽， 测量范围大。
Cx1 Cx2 1 B面
2
1、5 －固定极板 2－壳体 3－簧片 4 －质量块 6－ 绝缘体 精度较高，频率响应范围宽，量程大，可以测很高的加速度