压电加速度传感器的原理
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设备，它在工业控制、汽车安全系统、医疗仪器等领域有着广泛的应用。
了解加速度传感器的原理对于理解其工作原理和应用至关重要。
一、加速度传感器概述加速度传感器是一种能够测量物体在运动过程中受到的加速度的传感器。
它可以通过测量物体在三个坐标轴上的加速度来确定物体的运动状态。
加速度传感器通常由质量块、弹簧和电容等组成，其中质量块和弹簧构成一个谐振系统。
二、加速度传感器的工作原理加速度传感器的工作原理是基于牛顿第二定律和谐振系统的运动原理。
当受到外力作用时，加速度传感器内的质量块会发生位移，谐振系统的特性也会改变。
通过测量谐振系统参数的变化，可以确定物体所受的加速度大小及方向。
三、加速度传感器的分类与原理根据工作原理的不同，加速度传感器可以分为多种类型，常见的有电容式、压电式和震动式传感器。
1. 电容式加速度传感器电容式加速度传感器利用电容的变化来测量加速度。
当受到外力作用时，质量块会引起电容板的偏移，进而改变电容的值。
通过测量电容值的变化，可以得到受力大小和方向。
2. 压电式加速度传感器压电式加速度传感器利用压电效应来测量加速度。
压电材料会在受到外力作用时产生电荷，通过测量电荷的变化，可以推测出加速度的大小和方向。
3. 震动式加速度传感器震动式加速度传感器是利用质量块的震动来测量加速度的。
当受到外力作用时，质量块会发生位移，进而引起传感器产生震动信号。
通过测量震动信号的变化，可以得到加速度的信息。
四、加速度传感器的应用加速度传感器在日常生活和工业领域有着广泛的应用。
以下是一些常见应用场景：1. 汽车安全系统加速度传感器可以用于汽车安全系统，如碰撞传感器、倒车雷达等。
通过检测车辆的加速度变化，可以及时触发安全装置，保障乘车人员安全。
2. 运动监测设备加速度传感器可以用于运动监测设备，如智能手环、健康监测器等。
通过测量用户的身体运动情况，可以分析运动状态和消耗的能量，为用户提供运动指导。
压电式传感器测加速度的原理
压电式传感器测加速度的原理说起来压电式传感器测加速度的原理，这还真是个有意思的话题。
你别看它听起来挺高深，其实啊，咱要是细究起来，也是能品出几分趣味来的。
话说这压电式传感器啊，它可是个机灵的家伙，工作原理也不复杂，说白了就是利用了某些材料的压电效应。
啥是压电效应呢？就好比说你有个宝贝石头，你拿手一碰它，它就能“哎哟”一声叫出来，还给你变出点电来，虽然这比喻不太贴切，但意思就是这么个意思。
实际上呢，这压电效应说的是某些介质材料，你给它施加压力，它就能产生电荷，这就是压电效应。
咱们这压电式传感器里头啊，装了个压电晶体材料，还压了个质量块上去。
你想啊，这质量块可沉了，压在那晶体上，晶体就得受着。
然后呢，这传感器要是跟着啥振动的东西一起振，那质量块也跟着振，它的加速度和振动体的加速度是一样的。
这时候，质量块受到的压力就等于它的质量乘以加速度，这压力就传递到压电晶体上了。
晶体受到压力，就产生电荷，这电荷的多少，还就和那压力成正比呢。
所以啊，这电荷的多少就能表示加速度的大小了。
我这人啊，就喜欢琢磨这些个东西，有时候琢磨得深了，还真能琢磨出点门道来。
就比如说这压电式传感器吧，它不光是测加速度，还能测振动呢。
你想啊，机械设备振动的时候，它也有加速度啊，所以这压电式传感器就能派上用场了。
不光如此，这压电式传感器还有个小优点，就是它体积小、重量轻、抗力强，还不容易受电磁干扰、温度变化的影响。
你说这多好，简直就是个小能手啊。
我记得有一次，我和几个朋友聊起这压电式传感器来，他们也是一脸的好奇。
有个哥们儿还问我：“你说这压电式传感器测加速度，它准不准啊？”我一听这话，就笑了：“准不准？你试试就知道了。
人家可是利用压电效应，那可是物理原理，能不准吗？”说完这话，我自己也忍不住乐了。
所以啊，这压电式传感器测加速度的原理，说起来就是这么个事儿。
它也不神秘，也不复杂，就是利用了压电效应，把加速度转换成电荷，然后再通过电路转换成咱们能读懂的信号。
iepe加速度传感器原理
iepe加速度传感器原理
IEPE（Integrated Electronics Piezo-Electric）加速度传感器是一种常见的加速度传感器，它采用了一种特殊的电路设计，能够将传感器产生的微小电荷信号转换成标准电压信号输出，从而方便地与数据采集系统进行连接。
IEPE加速度传感器的原理主要基于压电效应，即当压电材料受到外力作用时，会产生微小的电荷信号。
IEPE加速度传感器的压电材料通常是一种陶瓷材料，它被固定在传感器的测量端，当受到振动或加速度作用时，会产生微小的电荷信号。
IEPE加速度传感器的电路设计非常重要，它通常包括一个内置的电荷放大器和一个低通滤波器。
电荷放大器的作用是将传感器产生的微小电荷信号放大到标准电压信号的范围内，通常是2-10毫伏/克。
低通滤波器的作用是去除高频噪声，保留低频信号，从而提高测量精度。
IEPE加速度传感器的输出信号通常是一个标准的电压信号，通常是4-20毫安或0-5伏特。
这种输出信号非常方便，可以直接连接到数据采集系统或其他测量设备中进行数据处理和分析。
总之，IEPE加速度传感器是一种基于压电效应的传感器，它通过内置的电荷放大器和低通滤波器将微小电荷信号转换成标准电压信号输出，从而方便地进行数
据采集和分析。
3.9压电式加速度传感器--电荷放大器
压电式加速度传感器--电荷放大器压电式加速度传感器由于压电片上承受的压力为F=ma ，则在压电片的工作表面上产生的电荷q a 与被测振动的加速度a 的关系为：即q a = S q a比例系数S q 就是压电式加速度传感器的电荷灵敏度，量纲是[PC / ms - 2 ]或[PC / g]。
由于晶体的压电效应，在振动测量中，电极面所产生的电荷为q a = d 11 F 1电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。
由传感器、电缆和电荷放大器组成的等效电路如图所示。
C F为反馈电容，K为放大倍数。
工作原理：忽略R a 和R i 的影响。
)(1u u C q i F F -=()FF i C q u u =-1或（a ）电荷放大器的输入电压是电容C 两端的电位差。
C q q u F a i -=（b ）由电压负反馈电路 u 1=－Ku i （c ）由(a)、(b)、(c)式可得：Fa i C K C q u )1(++=（d ） 所以： Fa C K C Kq u )1(1++-= 因为K >>1，因此，一般情况下，（1+K ）C F >>C ，则有 Fa C q u ≈1F a C q u 1结论：电荷放大器的输出电压与加速度传感器发出的电荷成正比， 与反馈电容C F 成反比，而且受电缆电容的影响很小。
K u 1 u s SC F R F 为使运算放大器工作稳定，一般在反馈电容上跨接一个电阻。
从而组成高通滤波器，选择不同的R F 值，可得不同低截止频率的高通滤波器。
特点：此测量线路(适配器)将电荷信号变换为电信号，输出为电压的变化。
电荷放大器的电路框图如图示特点：由高通、低通滤波器，微积分放大器组成电荷放大器(设备)。
几个主要功能： （1）电路上设置一组负反馈电容C F ，改变C F 值，可以获得不同的放大倍数。
（2）电路上设置有低通及高通滤波器，可以抑制高频噪声信号 及低频晃动信号。
8 传感器实验-加速度传感器
传感器实验压电式加速度传感器具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、受外界干扰小以及压电材料受力自产生电荷信号不需要任何外界电源等特点，是被最为广泛使用的振动测量传感器。
虽然压电式加速度传感器的结构简单，商业化使用历史也很长，但因其性能指标与材料特性、设计和加工工艺密切相关，因此在市场上销售的同类传感器性能的实际参数以及其稳定性和一致性差别非常大。
与压阻和电容式相比，其最大的缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率的信号。
加速度传感器知识准备1 以上知识点，可参阅<M M A 7660.P D F >讯方公司 传感器实验通过本实验了解加速度传感器的硬件电路和工作原理1．编写一个读取加速度传感器输出信号的程序2． 将X 、Y 、Z 三个轴的加速度值分别做简单的处理显示1． 硬件部分（1） 采集节点一个（2）J-Link 仿真器一个 （3） 显示终端一台 （4） 加速度传感器一个2． 软件部分Keil μVision4 开发环境，J-Link 驱动程序1． 加速度传感器工作原理电路中用到，加速度传感器电路、信号放大电路、单片机系统、状态显示系统构成。
其基本工作原理：经过信号放大电路，加速度传感器电路将感受到X 、Y 、Z 三个轴加速度以数字形式输出至单片机系统, 由状态显示系统进行显示。
加速度传感器工作框图如图5-1：图5-1 电路工作框图2.加速度传感器的硬件电路图电路中，加速度传感器电路如图5-2。
图5-2 加速度传感器原理图3.工作模式:mma7660主要有三种工作模式.(通过设置MODE寄存器)1).Standby(待机)模式此时只有I2C工作,接收主机来的指令. 该模式用来设置寄存器. 也就是说, 要想改变mma7660的任何一个寄存器的值,必须先进入Standby模式. 设置完成后再进入Active或Auto-Sleep模式.2).Active and Auto-Sleep (活动并且Auto-Sleep) 模式mma7660的工作状态分两种, 一种是高频度采样, 一种是低频度采样. 为什么这样分呢, 为了节省功耗,但是在活动时又保持足够的灵敏度. 所以说mma7660的Active模式其实又分两种模式,一种是纯粹的Active模式, 即进了Active模式后一直保持高的采样频率,不变. 还有一种是Active & Auto-Sleep模式, 就是说系统激活后先进入高频率采样,经过一定时间后,如果没检测到有活动,它就进入低频率采样 ,所以就叫做Auto-Sleep, Sleep并不是真的Sleep , 只是说降低采样频率.低频率采样模式又叫Auto-Wake摸式, 即自动唤醒模式.它不是睡眠模式, 它只是降低采样频率.3). Auto-Wake (自动唤醒) 模式Auto-Sleep后就进入低频率采样模式,这种模式就叫做Auto-Wake摸式, 即自动唤醒模式.它不是睡眠模式, 它只是降低采样频率.讯方公司传感器实验6 实验步骤实验基本步骤如下：1．启动Keil μVision4，新建一个项目工程Bank，添加常用组，并添加相应库函数；2．在user文件中建立main.c,SystemInit.c,PublicFuc.c文件；3．新建一个组sensor，在sensor中编写读取加速度传感器数值变化的代码；4．编译链接工程，并生成hex 文件，所有文件如下图6-1所示：图6-1 文件示意图5．将加速度传感器接到传感器接口1；图 6-2 加速度传感器6．将J-Link仿真器、ZigBee路由器接入传感器采集节点,仿真器USB 接口连入PC 机，插好电源，并打开开发实验箱上的电源开关，如图6-3：图6-3 硬件连接示意图7． 将ZigBee 协调器接入智能网关，插好电源，并打开电源启动智能网关系统，运行传感器实验显示程序；图6-4 传感器实验显示程序电源开关电源传感器接口1传感器接口2传感器接口3J-LINK 接口ZigBee_DEBUG复位 节点按键 拨码开关 ZigBee 按键 红外发射天线指示灯ZigBee 复位讯方公司 传感器实验图6-5 智能网关连接示意图8． 选择【Debug 】->【Start/Stop Debug Session 】,启动J-Link 进行仿真调试； 9． 选择【Debug 】->【run 】或者按快捷键“F5”,运行程序； 10． 验证：移动加速度传感器，观察显示屏上数值的变化；11． 验证完毕后，退出J-Link 仿真界面，关闭Keil μVision4软件；关闭硬件电源，整理桌面； 12． 实验完毕。
加速度传感器
•输出偏压： 8-12VDC
•恒定电流： 2-20mA， 典型值：4mA
•输出阻抗： ＜150Ω
•激励电压： 18-30VDC 典型值：24VDC
•温度范围： - 40～+120℃
•放电时间常数：≥0.2秒
•壳绝缘电阻： ＞ Ω
•安装力矩： 约20-30Kgf.cm(M5螺纹)
•几何尺寸： 六方17mm、高度24.5或31mm
电 荷 灵 敏 度 p C / g
率 范 围 ( ± 1 0 ％ ) H z
安 装 谐 振 点 k H z
横 向 灵 敏 度
%
值 线 性 ( ± 1 0 % ）
g
质 量 g m
使 用 温 度 范 围 ℃
安
装内
螺 部 用频
纹 m m
型 号
结 构电 荷 灵 敏 度 p C / g
途率 范 围 ( ± 1 0 ％ ) H
加速度传感器
完整版
综述
加速度传感器在工业生产、科研、航空航天 等领域中有着重要的应用。其中按照被测量 可以被分为角加速度传感器和 线加速度传感 器。根据敏感元件分有应变式 加速度传感器、 压阻式加速度传感器及压电式加速度传感器。 而随着科学技术的发展，智能化加速度传感 器也已经走进了我们的视野。
一 压电式加速度传感器
频率响应特性
►低频响应特性：下限频率一般为-10%左右频 响。主要由压电芯片和传感器的基座应变和 热释电效应等环境特性决定。应变加速度传 感器具有响应静态信号的特性。
►高频响应特性：上限频率一般为10%左右频 响。大约为安装谐振频率的1/3。如果要求上 限频率误差为+5%，大约为安装频率的1/5。 如果采用适当的校正系数，在更高的频率范 围也能够得到可靠的测试数据。
压电式加速度传感器的工作原理
压电式加速度传感器的工作原理
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。
它由一个压电晶体和质量块组成。
工作原理如下：
1. 当加速度传感器受到加速度作用时，质量块会受到力的作用而发生位移。
2. 位移的变化引起压电晶体的压电效应，从而在晶体上产生电荷。
3. 电荷由传感器输出接口传送到外部电路进行信号处理。
4. 根据电荷的大小，可以计算得到加速度的数值。
压电式加速度传感器的工作原理主要基于压电效应，即一些材料在受到力或压力作用时会产生电荷。
这种工作原理具有快速响应、高精度和宽工作频率范围等优点，因此常被应用于振动测量、机械设备监测、运动控制等领域。
加速度传感器电路设计与数据处理算法
加速度传感器电路设计与数据处理算法概述随着科技的发展，加速度传感器广泛应用于可穿戴设备、汽车安全系统、智能手机等领域。
本文将讨论加速度传感器电路设计与数据处理算法的相关内容，介绍加速度传感器的基本原理以及常用的电路设计方案和数据处理算法。
1. 加速度传感器基本原理加速度传感器是一种测量物体加速度的装置。
它通过测量由物体产生的惯性力来精确测量物体在三个方向上的加速度。
常用的加速度传感器包括压电式、微机电系统（MEMS）式和霍尔式等。
压电式传感器基于压电效应，当物体受到外力作用时，引起压电材料产生电荷分布的变化。
通过测量电荷的变化，可以推断物体的加速度。
这种传感器具有较高的测量精度和频率响应，但成本较高。
MEMS式传感器基于微机电系统技术，通过微米级电极和敏感质量体的结构，测量感应质量体的微小变位。
这种传感器具有小巧轻便、功耗低的优点，并广泛应用于移动设备和汽车等领域。
霍尔式传感器基于霍尔效应，通过测量磁场的变化来推断加速度。
这种传感器具有高灵敏度和良好的温度稳定性，但受到外界磁场的干扰较大。
2. 加速度传感器电路设计在加速度传感器的电路设计中，主要考虑传感器的功耗、噪声、输出电压范围和抗干扰性等因素。
为了减小功耗，可以采用低功耗的运放和电源管理电路，保证传感器的正常工作并延长电池寿命。
为了减小噪声，可以采用金属屏蔽以及滤波电路。
金属屏蔽可以有效地减少传感器周围的电磁辐射干扰，而滤波电路可以滤除高频噪声。
为了保证输出电压范围，可以采用自适应增益控制电路和电流平衡电路。
自适应增益控制电路能够根据实际情况调整传感器的增益，提高信号的动态范围。
电流平衡电路能够减小由于工艺差异引起的零点漂移。
为了提高传感器的抗干扰性，可以采用差分信号放大器和通道隔离电路。
差分信号放大器能够抵抗共模信号干扰，提高信号的稳定性。
通道隔离电路能够将传感器与处理器之间的电气耦合分开，减少互相之间的干扰。
3. 加速度传感器数据处理算法加速度传感器数据处理算法是将原始传感器数据转化为可用于后续应用的信息的过程。
汽车加速度传感器原理
汽车加速度传感器原理
汽车加速度传感器是一种用于测量汽车加速度的装置。
它基于一个重要的物理原理——牛顿第二定律，即力等于质量乘以加速度。
传感器利用了这个原理来测量汽车的加速度。
汽车加速度传感器通常包含一个微小的质量块，称为质量弹簧系统。
质量块通过弹簧与传感器的外壳相连。
当汽车加速时，质量块会受到惯性力的作用，向后移动。
此时，传感器会测量到施加在质量块上的力，并将其转化为电信号输出。
传感器使用一种称为压电效应的物理现象来将力转化为电信号。
压电材料在受到应力时会产生电荷，这种电荷可以被传感器检测到并转化为电信号。
所以，当质量块受到加速度的作用时，压电材料会受到应力，产生电荷，传感器会测量到这个电荷并将其转化为加速度值。
传感器还可以通过测量质量块的位移来计算加速度。
传感器内部包含一个位移感应装置，用于测量质量块相对于传感器外壳的位移。
通过测量位移和时间的变化，传感器可以计算出加速度值。
值得注意的是，汽车加速度传感器还可以检测车辆减速和转向时的加速度变化。
这些传感器通常安装在车辆的底盘或悬挂系统上，以便准确测量车辆在各种行驶状况下的加速度。
总结而言，汽车加速度传感器利用牛顿第二定律和压电效应原
理来测量汽车的加速度。
通过测量受到的力或质量块的位移，传感器可以准确计算出车辆的加速度数值。
压电式传感器
当 (1 A)CF
C
时，即A》1： Uo
Q CF
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结论:
1. 放大器的输出Uo正比于信号Q，线性转换；
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解决电缆问题的办法
将放大器装入传感器中，组成一体化传感器。
压 电 式 加 速 度 传 感 器
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压电式加速度传感器的压电元件是
二片并联连接的石英晶片，放大器是一 个超小型静电放大器。这样引线非常短， 引线电容几乎等于零就避免了长电缆对 传感器灵敏度的影响。放大器的输入端 可以得到较大的电压信号，这样弥补了 石英晶体灵敏度低的缺陷。
把压电式传感器的微弱信号放大； 把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出。
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4.2.2 电压输出型测量电路
串联输出型压电元件可以等效为电压源，但由于压电效 应引起的电容量Ｃａ很小，因而其电压源等效内阻很大，在 接成电压输出型测量电路时，要求前置放大器不仅有足够的 放大倍数，而且应具有很高的输入阻抗。
压电式传感器是一种典型的有源传感器; 压电效应具有可逆性，也是一种典型的”双向传感器”。 它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，电 介质表面产生电荷，从而实现外力与电荷量间的转换，达到 非电量的电如目的。
特点: 工作频带宽，灵敏度高，结构简单，体积小，重量轻，
工作可靠。
应用范围： 各种动态力、机械冲击、振动测量、生物医学、超声、
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4.1.2 压电陶瓷的压电效应
人工制造的多晶体，压电机理与压电晶体不同。
具有类似于铁磁材料磁畴结构的电畴结构，在末极化之前各电畴的极化方 向在晶体内杂乱分布，如图 (a)所示，极化强度相互抵消为0，对外呈中性，不 具备压电效应。
压电传感器的应用及其原理
压电传感器的应用及其原理1. 压电传感器的介绍压电传感器是一种能够将机械应力转化为电荷或电势变化的传感器。
它利用压电效应，即某些晶体在外力作用下会产生电荷分布不均的现象，从而实现物理量的测量。
压电传感器具有灵敏度高、响应快、输出稳定等优点，被广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗器械等领域。
2. 压电传感器的原理压电传感器利用压电效应实现对物理量的测量。
压电效应是指某些晶体在外力作用下会产生电势变化的现象。
常见的压电材料有石英晶体、陶瓷材料等。
压电传感器通常由压电材料以及电极组成。
当外力施加于压电材料上时，压电材料发生形变，导致正负电荷的不均匀分布。
这种电荷不均导致电极之间产生电势差，从而可以测量出外力的大小。
压电传感器的原理可以简化为以下步骤： - 外力施加于压电材料上，使压电材料发生形变； - 形变导致电荷分布不均，产生电势差； - 通过电极将电势差转化为电信号。
3. 压电传感器的应用3.1 工业自动化领域压电传感器在工业自动化领域中有着广泛的应用。
它可以用于测量压力、力矩、加速度、振动等物理量。
例如，在液压系统中，压电传感器可以测量液压系统的压力变化，从而实现对生产线的监控和控制。
3.2 仪器仪表领域压电传感器在仪器仪表领域中也得到了广泛应用。
它可以用于测量流体速度、液位、温度、压力等物理量。
例如，在汽车上，压电传感器可以用于测量轮胎压力，提供给驾驶员及时了解轮胎的状态，确保行车安全。
3.3 医疗器械领域在医疗器械领域，压电传感器也具有重要的应用价值。
它可以用于测量心率、体温、血压等生理参数，为医生提供诊断依据。
此外，压电传感器还可以用于医疗设备中的控制系统，如手术机器人等。
4. 压电传感器的优势和不足4.1 优势•高灵敏度：压电传感器能够对微小的外力变化产生较大的电势变化，具有高灵敏度。
•快速响应：由于压电传感器的结构简单，响应速度快，适用于需要快速测量的场合。
•输出稳定：压电传感器的输出信号稳定可靠，不受环境温度、湿度等因素的影响。
压电式传感器ppt课件
图5.3.1石英晶体
Y轴： 机械轴或2轴，
该轴加力变形最大；
Z轴： 光轴或3轴，光线沿该轴通过晶体时不产生双折（X轴）方向的力作用下产生电荷；
“横向压电效应”：
沿机械轴（Y轴）方向的力作用下产生电荷；
在光轴（Z轴）方向的力作用下不产生压电效应。
晶体切片
图5.3.4 石英晶体的压电效应
（a）正负电荷是互相平衡的，外部没有带电现象；
（b）在X轴方向压缩，A面呈现负电荷、B面呈现正电荷； （c）沿Y轴方向压缩，在A面和B面分别呈现正、负电荷 。
石英晶体
一种天然晶体，压电系数d11＝2.31×10－12C/N； 莫氏硬度为7、熔点为1750℃、膨胀系数仅为钢的1/30。 优点：
当压力撤消后，陶瓷片恢复原状，片内的正、 负电荷之间的距离变大，极化强度也变大，因此电 极上又吸附部分自由电荷而出现充电现象。 放电电荷的多少与外力的大小成比例关系
Q d33 F (5.3.3)
Q——电荷量；d33——压电陶瓷的压电系数； F——作用力
对于压电陶瓷，通常取它的极化方向为z轴，垂直
两个压电片的联接方式
图5.3.9 两个压电片的联接方式
（a） “并联”，Q’=2Q，U’=U，C’=2C 并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大，
适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的地方。
（b） “串联” Q’=Q，U’=2U，C’=C/2 而串联接法输出电压大，本身电容小。适宜
用于以电压作输出信号，且测量电路输入阻抗很 高的地方。
压电系数较高，各项机电参数随温度、时间等外 界条件的变化小，在锆钛酸铅的基方中添加一两种微 量元素，可以 获得不同性能的PZT材料。
（ 3 ） 铌 镁 酸 铅 Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 压 电 陶 瓷 （PMN）
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。
压电式传感器工作原理
压电式传感器工作原理
压电式传感器工作原理是基于压电效应的。
压电效应是指某些晶体在受到机械应力或电场作用下，会产生电荷的现象。
压电式传感器通常由压电材料和电极组成。
当外界施加压力或力量作用在压电材料上时，压电材料会发生分子结构的畸变，从而产生电荷的偏移。
这个电荷的偏移量与所施加的压力大小成正比。
压电传感器中的电极会收集这些电荷，产生对应的电压信号。
为了提高传感器的灵敏度和稳定性，常常在压电材料的两侧加上金属电极，形成一个电场。
这个电场可以使压电材料更容易产生电荷的偏移，从而提高传感器的灵敏度。
压电式传感器适用于各种应用领域，比如重量测量、压力检测、加速度测量等。
在重量测量方面，压电式传感器可以通过测量压电材料上产生的电荷量来计算受测物体的重量。
在压力检测方面，传感器可以通过测量压电材料上产生的电压信号来计算作用在传感器上的压力大小。
在加速度测量方面，压电式传感器可以通过测量压电材料上产生的电荷量来计算物体的加速度。
总之，压电式传感器利用压电效应实现对压力、重量以及加速度等物理量的测量。
通过测量压电材料上产生的电荷量或电压信号，可以计算出所测量物理量的值。
压电传感器的工作原理
压电传感器的工作原理
压电传感器是一种新型的传感器，它利用压电效应来检测物体的位置、速度和加速度。
压电传感器可以测量静态物体，也可以用于测量运动物体的位置、速度和加速度。
压电传感器的工作原理是：将一个晶体放在高强度电场中，当它受到压力时，晶体中的电子就会受到排斥力，从而改变晶体的电容量。
改变的电容量可以用电路来测量，从而以电信号的形式来表示外部压力的大小。
压电传感器的优点有很多，例如，它可以检测微弱的变化，信号清晰，而且精度高，可以长时间工作，耐用性强，维护和使用方便。
压电传感器在许多领域都有广泛的应用，如工业控制、汽车、航空航天、军事、医疗等等。
它们可以检测物体的速度和加速度，从而实现自动控制，使系统更加精确、可靠、安全。
总的来说，压电传感器是一种高精度的传感器，可以检测物体的位置、速度和加速度，广泛应用于工业控制、汽车、航空航天、军事、医疗等领域，可以提高系统的精确度、可靠性和安全性。
压电式加速度传感器解读
华东交通大学理工学院论文题目：压电式加速度传感器课程：传感器原理及其应用姓名；吕进专业：通信工程班级： 12 通信2班学号：20120210420243压电式加速度传感器前言目前，国内研制的高冲击压电加速度传感器的性能受材料、结构、工艺和安装等因素的影响，量程和上限频率难以得到提高，从而导致在高冲击下测量的线性度较差。
现在国内研制的压电传感器样机可测量的最大冲击加速度为 1 OO,OOOg，安装谐振频率约为9.5kHz，线性度为10%，还不能完全满足工程使用的要求。
因此，为了满足高速碰撞测试和常规触发引信用压电加速度传感器的要求，本文研究提高压电加速度传感器的量程和频响的设计技术，这项技术可应用在钻地武器试验和深层钻地弹引信中。
在核武器飞行试验中，均要进行触地测试，了解核弹头碰地的状况，测量其触地加速度，为其触发引信的设计和验证提供依据。
在常规钻地弹、侵彻弹等武器研究中，均需要大量程高频响的加速度传感器进行测量。
目前国内的传感器难以满足要求，现采用国外的传感器(如7270A)，但价格昂贵且对华禁运。
综上所述，本文研究提高压电传感器的量程和频响的设计技术，为改进压电加速度传感器的性能奠定基础，为高速触地用测试传感器和深侵彻引信传感器的研究提供技术参考。
目录前言 (1)摘要 (3)关键词 (3)国内外现状 (3)压电式加速度传感器原理 (4)灵敏度 (8)误差形成因素分析 (9)提高传感器频响的措施 (9)实际应用 (11)总结 (12)参考文献 (12)摘要二十一世纪的高效发展中，信息时代已然来临，掌握信息的重要性日益重要，在人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近20年来，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了传感器件，传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，在国民经济建设中占据有极其重要的地位。
压电式加速度传感器(最新整理)
压电式加速度传感器摘要：本文介绍了压电式加速度传感器的结构和工作原理，推导了传感器的数学模型，并分析了测量电路，压电传感器的产生零漂现象的各种原因，并针对这些原因提出相应的解决措施。
关键词：压电式；加速度传感器；零漂1 引言现代工业和自动化生产过程中，非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。
所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定，即被测量为变量的连续测量过程。
它以动态信号为特征，研究了测试系统的动态特性问题，而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。
振动与冲击测量的核心是传感器，常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。
压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应，当材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。
压电式传感器具有体积小，质量轻，工作频带宽等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、体育、制造业、军事、航空航天等领域都得到了非常广泛的应用。
加速度传感器作为测量物体运动状态的一种重要的传感器，加速度传感器主要分为压阻式、电容式、应变式、压电式、振弦式、挠性摆式、液浮摆式等类型。
压电式加速度传感器是以压电材料为转换元件，将加速度输入转化成与之成正比的电荷或电压输出的装置，具有结构简单、重量轻、体积小、耐高温、固有频率高、输出线性好、测量的动态范围大、安装简单的特点。
2工作原理压电式加速度传感器又称为压电加速度计，它也属于惯性式传感器。
它是典型的有源传感器。
利用某些物质如石英晶体、人造压电陶瓷的压电效应，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。
压电敏感元件是力敏元件，在外力作用下，压电敏感元件的表面上产生电荷，从而实现非电量电测量的目的。
压电加速度传感器的原理框图如图1所示，原理如图2所示。
图1 加速度传感器的组成框图支座图2 压电加速度传感器原理图实际测量时，将图中的支座与待测物刚性地固定在一起。
当待测物运动时，支座与待测物以同一加速度运动，压电元件受到质量块与加速度相反方向的惯性力的作用，在晶体的两个表面上产生交变电荷(电压)。
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压电加速度传感器的原理
应用压电效应的压电型加速度传感器，要根据用途选择不同的压电效果。
从结构上看，各自特点如下：
（a）压缩型（纵向效果）具有高机械强度，适用于冲击测试等各种测量要求。
（b）剪切型（厚度切变效果）不易受到由于温度变化产生的热电气的影响。
（c）挠曲型（横向效果）具有低频高敏度的特点。
三者结构如下图（a）（b）（c）所示，区别在于压电体受到的应力方向不同，其基本原理则大致相同。
※热电气的说明：压电体的结晶在无电流无应力状态下发生极化，此现象称为自发极化，通常用 Ps 表示。
具有 Ps 特性的结晶，其热振动状态会随温度变化，其大小会随热膨胀发生变化。
因此 Ps 是温度函数，结晶的温度变化量会成为 Ps 的变化量，并在结晶表面产生相应的电位差（正效应），反之施加电流产生相应的温度变化（逆效应）。
此现象我们称之为热电气。
现在仅对加速度传感器运动方向为上下的情况进行说明，如上图（a）（b）中，k 代表压电体的弹性常数，D 代表空气阻抗等各种衰减。
如图（a）中在基座上施加位移x0向上的加速度 a0，弹性常数 k 如图（b）所示，被压缩位移 y。
此时，施加到质量块 m 上的力 F 可用以下公式表示。
接下来，我们利用牛顿第二定律[力 F=质量 m×加速度 a]，可以推导出以下公式。
因此，比弹性质量系（质量块、压电体、基座）的固有共振频率低时，从上述公式可以得出，加速度传感器的加速度 a0 和压电体受到的惯性力 F=m・a 成比例关系，另外与频率不相关。
而且如果是压缩型的话，惯性力 F 给压电体施加了纵向的应力，此时产生的电荷可以由公式推导得出来。
此时，d33、m 是一定的，因此加速度 a0 与 Q 成一定比例关系。
下面根据压电体的静态电容C 将电荷 Q 转换成电压 V。
根据Q=CV可将公式表示为：
此时，静态电容 C 为一定的话，a0 与 V 也成一定比例关系。
如上所示，压电型加速度传感器，基座受到的加速度最终会以电压形式输出。
电荷及电压输出都与加速度成一定比例关系，因此通过测量电荷和电压即可得出加速度。
一般电荷输出称为电荷灵敏度，电压输出称为电压灵敏度。