压电加速度测试系统设计概要
基于压电加速度计速度测量信号调理电路设计
课程设计报告题目基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计2014-2015 第二学期专业班级2012级电气5班姓名赵倩学号************指导教师马鸣教学单位电子电气工程学院2015年7月6日课程设计任务书一、压电式加速度传感器的概要 (4)二、信号采集系统的总设计方案 (5)三、信号采集系统分析 (6)1、电荷转换部分: (6)2、适调放大部分 (6)3、低通滤波部分: (7)4、输出放大部分 (7)5、积分器部分： (8)四、单片机软件设计 (8)五、Multisim仿真分析 (10)1．仿真电路图 (10)2.仿真波形及分析 (11)六、误差分析 (11)1、连接电缆的固定 (11)2、接地点选择 (12)3、湿度的影响 (12)4、环境温度的影响 (12)七、改进措施 (12)六、心得体会 (12)七、参考文献 (13)前言在数据采集领域，NI作为虚拟仪器技术的开创者和领导者，也是基于PC的数据采集产品的领导者，为用户提供了最为广泛的数据采集设备选择。
但配备NI公司的数据采集硬件及软件比较昂贵，并且对于本文中在实验室进行的压电加速度传感器信号的采集，其输出模拟量为缓变低频信号，采用总线型。
压电式加速度传感器是以压电原材料为转换元件，输出与加速度成正比的电荷或电压量的装置。
由于它具有结构简单、工作可靠等性能，目前已成为冲击振动测试技术中使用广泛的一种传感器。
世界各国作为量值传递标准的高频和中频基准的标准加速度传感器，都是压电式的。
本文基于上述特点对压电加速度传感器低频信号进行了分析，同时在参阅大量文献资料的情况下设计了基于单片机的压电加速度传感器低频信号的采集系统。
基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计一、压电式加速度传感器的概要压电式加速度传感器是一种典型的自发式传感器，又称压电加速度计，它也属于惯性式传感器。
它是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的电压效应为转换原理的传感器。
基于压电式加速度计的压路机测振系统研究
（ 大增益折 合 至输人端 ） 最 。
为准 确测 量 ，对压 电式加 速度 计有 如 下的 基本 要 １ 动态 数 据采 集测 试仪 ． ３
动 态数据 采集测试 仪是测试 信号采 集和分 析关键 、
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图 １ 振动测试 系统
１ 测振 系统构建原 理
１ 压 电式加速度计的测振原理 ． １
压 电式传感 器 是一 种机 电换能器 ，所 用 的压 电材 料ｒ 天然石英 、人工极化 陶瓷等） 如 在受到 一定的机械 荷
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晶体片 的厚 度 ；
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压 电系数 ；
Ｆ—— 沿 晶轴施加 的力 。 压 电式加速度计的晶体片确 定后 ，式 中 ｄ 、 、
载 时 ，会 在压 电材 料 的极 化 面上 产生 电荷 ，且 电荷 量 Ａ都是常数 ，则 晶体片上产生 的电压量与作用力成正 比。 测 量 时 ，将 压 电式加速 度计 基座 与 试件 刚性 固定 与所 受 的载荷 成正 比。
见 图 ２ 。
其 电容 量 为ｃ 。＝了 ａ Ａ 因 此 晶 体 片 上 产 生 的 电压 量 与 作 用 力 的 关 系 为
压电加速度计
微电子技术的发展，已提供了体积很小、能装 在压电式加速度传感器壳内的集成放大器，由它 来完成阻抗变换的功能。这类内装集成放大器的 加速度传感器可使用长电缆而无衰减，并可直接 与大多数通用的输出仪器链接。
加速度传感器的安装方法
某种典型的加速度计采用上述各种固定方法的 共振频率分别约为：钢螺栓固定法31kHz，云母 垫片28kHz，涂簿蜡层29kHz，手持法2kHz，永 久磁铁固定法7kHz
压电加速度传感器的前置放大器
质量块 压电 元件 输出 引线
支座
压电加速度传感器原理图
压电加速度传感器的灵敏度
压电加速度计属发电型传感器，可把它看成电压源或电荷源，故灵敏度有电 压灵敏度和 电荷灵敏度两种表示方法。前者是加速度计输出电压（mV）与所承 受加速度之比；后者是加速度计输出电荷与所承受加速度之比。 加速度单位为 m/s2，但在振动测量中往往用标准重力加速度g作单位，1g= 9.80665m/s2。这 是一种已为大家所接受的表示方式，几乎所有 测振仪器都用g作为加速度单位并 在仪器的板面上和说明书中标出。 对给定的压电材料而言，灵敏度随质量块的增大或压电元件的增多而增大。 一般来说，加速度计尺寸越大 ，其固有频率越低。因此选用加速度计时应当权 衡灵敏度和结构尺寸、附加质量的影响和频率响应特性之间的利弊。
一种压电式球形加速度计的设计与分析
（ Ｘｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｌ ａ ｕ ｎｃ ｈ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ， Ｘｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ６１ ５ ０ ０ ０， Ｃｈｉ ｎａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｅ ｈ ｄ ｄ ａ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｉ ｅ ｚ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ
压电式加速度计的工作原理
压电式加速度计的工作原理压电式加速度计是一种常见的加速度测量设备，它基于压电效应利用压电材料的特性来实现测量加速度的目的。
压电材料是一种具有压电效应的晶体材料，能够将机械应力转化为电荷或电势差。
下面将从基本原理、工作原理和应用领域三个方面详细介绍压电式加速度计的工作原理。
1.基本原理压电效应是指在一些晶体材料中，施加压力或机械挤压会导致晶体内部产生正负电荷分离的现象。
这种分离的电荷可以通过外部的电路连接来测量，由此可以得到施加在晶体上的压力或机械应力的大小。
压电效应主要存在于具有特定晶体结构的压电材料中，如压电陶瓷，其中最常见的是PZT（铅锆钛）材料。
压电材料的晶体结构使得在施加压力时，其中的正、负离子会发生形变并分离，形成电荷。
这种电荷的大小与施加的压力成正比，可以通过外部电路连接到测量设备中进行读取和分析。
2.工作原理当加速度计受到加速度作用时，质量会产生相应的惯性力，压电陶瓷片将因此受到应力，而产生压电效应。
在质量的一动，另一个静止的陶瓷片将会感受到压力的变化，并产生相应的电信号。
这个电信号可以被读取和分析，并转化为加速度的数值。
由于压电材料的压电效应是线性的，所以电信号的幅度与施加的加速度成正比。
3.应用领域-汽车工业：用于测量车辆在运动中的加速度、减速度和振动情况，以改善车辆的稳定性和舒适性。
-工程监测：用于测量建筑物、桥梁、隧道等工程结构在风、震动或其他外力作用下的振动情况，以评估结构的安全性。
-航空航天研究：用于测量飞行器在起飞、飞行和降落过程中的加速度、振动情况，为研究和改进飞行器设计提供参考数据。
-体育科学：用于测量运动员的加速度、速度和姿势，以帮助改进训练方法和运动技术。
-军事应用：用于军事装备的性能测试和武器系统的精确度评估，以及士兵在战斗中的生理状态监测。
总之，压电式加速度计通过利用压电材料的特性，将机械应力转化为电信号来测量加速度。
它在各个领域中都有广泛的应用，对于研究和改进工程结构、运动技术以及改善产品性能等方面都起到了重要的作用。
传感器课程设计--压电式加速度传感器的设计
课程设计说明书题目：压电式加速度传感器的设计学院（系）：电气工程学院课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
目录示例目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章电路仿真及准备作 (3)第4章压电式加速度传感器的参数设计及计算 (12)4.1 结构设计 (12)4.2 电容设计与计算 (12)4.3 其他参数的计算 (12)第5章误差分析 (13)第6章结论 (14)心得体会 (14)参考文献 (15)第一章摘要传感器是一门集合多种科学技术的科学，它利用各种原理如光电效应、压电效应,等等的原理，来根据被测物体的变化来反映待测量的变化的科学。
传感器是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。
现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。
传感器的使用也越来普遍，在当今社会里起到了很大的作用，与此同时传感器的技术要求也在不断提高，对传感器的设计，性能，功能提出了更高的要求，显而易见传感器在以后的社会发展中将会起到越来越重要的作用。
压电式传感器是基于压电效应的传感器。
压电效应是一种能实现机械能与电能相互转换的效应，当有力作用于压电元件上时，压电元件会产生电荷，传感器中利用电荷放大电路，将电荷的变化表现到电压的变化，从而来确定待测物体的运动状态。
经过一定转换电路来实现我们所需要的测量的输出。
压电式传感器的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。
缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
第二章引言压电式传感器是基于压电效应的传感器，就要求必须将电荷的变化通过电路来表现出来，这就要求将电荷的变化转换成电路中电流的变化或者电压的变化，此时必须用到电荷放大电路来实现。
电荷放大电路是压电传感器的核心电路，它将电荷的变化转换电压的变化，从而实现了测量的意义，可以根据电压的变化来判断被测物体的变化或者运动状态。
PZT压电加速度传感器的设计
PZT压电加速度传感器的设计l.i课题研究的目的和意义加速度传感器应用与设讣的要求最初是山航空航天、机器人、军事领域中对物体控制等特殊领域中提出的。
例如，在航空航天领域，山于各种运载丄具和总航系统在飞行过程中，来自自身推力系统产生的振动以及大气环境的影响而产生的振动直接影响系统的飞行姿态和运行轨迹。
因此，必须随时监测其各类负载的振动状态。
但是长期以来，我国各种大型运载工具和E行器上测控用的加速度传感器都是单轴结构，只有一维功能，故无法提供全面的加速度信息，必须同时采用多个一维加速度传感器，这在一定程度上制约了对飞行器飞行姿态测试和控制的精确性和有效性。
显而易见，只能获取一维加速度分量与时获得测量处六维加速度信息是有着本质上的区别的。
所以对多维加速度传感器的研究具有明显的科学技术价值与重要意义，因此对多维加速度传感器的研制不仅在机器人领域而且在其它领域仍然意义重大。
多维加速度传感器的研制国内外还处于起步阶段，所以寻求一种新的途径进行多维加速度传感器的设讣成为多维加速度传感器设计的一项重要课题。
多维加速度传感器一般是山敬感元件、变换元件和测量电路三部分组成。
除自源型传感器外，还需外加辅助电源，用框图表示如下。
图1-1加速度传感器的组成框图结合振动轮系统理论分析结论，采用如图4所示的测量系统，选择某样机在施丄现场测取系统的主要响应信号。
山分离的加速度计、电荷放大器、数据采集测试仪组成振动测量系统，该系统主要技术指标如下通道数为8；采集方式为多通道并行;A/D分辨率为12 b it;最高采样频率为1MHz;频率范围为0 1 5 H z〜6 kH z ;低通滤波器的衰减斜率为-12 d B / O CT;加速度测量范圉为O~5 0m/ s 2;数据存储深度为任意（视硬盘空间而定）。
图1.2 总的设计框图可以看出，弹性体是传感器的核心，其结构决定着传感器的各种性能和测量精度，弹性体结构设讣的优劣对加速度传感器性能的好坏至关重要，是传感器设计的关键。
张毅-毕业设计
张毅-毕业设计摘要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，也就是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又显得尤其重要。
振动与冲击测量的核心是传感器，对于冲击和振动信号的获取，最常见的是用压电加速度传感器。
世界各国作为量值传递标准的高频和中频振动基准的标准加速度传感器就是压电式加速度传感器。
由此可见，质量优良的压电加速度传感器在精度、长时间稳定性等方面都是有独到之处的。
压电加速度传感器可以看作是一个能产生电荷的高内阻发电元件。
但是此电荷量很小，不能用一般的测量电路来进行测量，因为一般的测量电路的输入阻抗总是较小的，压电片上的电荷通过测量电路时会被输入电阻迅速泄漏引入测量误差，影响测量效果。
如果压电加速度传感器没有与之配套的测量电路一起配合使用，那么压电加速度传感器的广泛应用就会受到非常大的限制。
因此，与之配套的测量电路的研究及其硬件实现就显得非常重要。
目前最常用的压电加速度传感器的测量电路就是电荷放大器，它能得到与输入电荷成比例的电压输出。
它的特点之一就是使传感器的灵敏度和电缆长度无关，电缆可长达几千米，而在被测对象附近只有一个小的传感器。
这对使用者来说非常方便。
但是现在的电荷放大器电路都比较复杂，机器价格都比较高，性价比不是很理想，这些因素都严重影响了压电加速度传感器的广泛使用，所以研制一种性价比较高的、实用的电荷放大器就非常的有必要。
本文针对上述情况，对传感器的测量电路做了深入的研究工作，分析了各种测量电路的特点，提出采用一种集成芯片来取代大量分离元件实现电荷转换电路的设想，通过实验验证本设计的可行性和可靠性，对存在的干扰信号做了细致的理论分析，并采取相关办法进行解决，最后和标准电荷放大器的性能进行对比。
实验结果表明本设计是可行的。
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课程设计说明书题目：压电加速度测试系统设计课程：工程测试技术院、系：机电工程学院学科专业：机械设计制造及其自动化学生：李崧伟，刘嘉豪学号： ***********，*********** 指导教师：***2016 年 6 月15号工程测试技术课程设计任务书（2015—2016学年第 2 学期）指导教师齐忠霞2016 年 6 月15 日目录1.简介2.测试方案设计3.测试系统组成3.1压电加速度传感器3.1.1组成3.1.2工作原理3.1.3灵敏度3.1.4加速度传感器的选用3.2电荷放大器3.2.1测试电路图3.2.2数据计算处理3.3动态信号分析仪4.实验测试流程5.说明总结6.参考文献压电加速度测试系统设计1.简介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，结构简单，成本低，性能稳定等特点，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、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。
所以在此设计了一种压电式加速度测试系统，能够满足测试0—3G的低频率加速度测试。
2.测试方案设计系统组成：压电加速度传感器、电荷放大器、动态信号分析仪被测对象的振动加速度信号经传感器拾振，由传感器电缆将加速度信号送入该系统电荷放大器，电荷放大器将信号转换成电压信号并放大，通过数据采集测试仪采样，便实现对信号的采集。
最后在PC端对实验数据进行处理并显示。
如下图所示3.测试系统组成3.1压电加速度传感器3.1.1组成由质量块、压电元件、支座以及引线组成如下图所示3.1.2工作原理压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件，是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。
这些压电材料，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象 ，同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态 ；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变。
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) 。
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。
电信号经前置放大器放大，即可由一般测量仪器测试出电荷( 电压) 大小 ，从而得出物体的加速度。
压电材料可分为压电晶体和压电陶瓷两大类，因压电陶瓷的压电系数比压电晶体的大，且采用压电陶瓷制作的压电式传感器的灵敏度较高 ，故本系统压电元件采用压电陶瓷 ，极化方向在厚度方向(z 方向) 。
当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，根据牛顿第二定律，此惯性力是加速度 的函数。
设质量块作用于压电元件的力为F 上，支座作用于压电元件的力为 F 下，则有F =Ma ( 1 )F = = = ( M + m ) a ( 2 )式中M 为质量块质量；m 为晶片质量 ； a 为物体振动加速度。
由式( 1 ) 、 ( 2 ) 可得晶片中厚度方向( z 方向)任一截面上的力为F=Ma +ma (1一z ／d) ( 3 )式中 d 为晶片厚度 。
则平均力为因晶片为压电陶瓷 ，极化方向在厚度方向( z 方向) ，作用力沿着方向，故此时外加应力只有T 3，不等于零 ，其平均值为质量块压电元件支座输出引线式中A为晶片电极面面积。
选用D型压电常数矩阵，得电荷C式中为压电常数。
由于质量块一般采用质量大的金属钨或其他金属制成，而晶片很薄，即有M》m，故式( 6 ) 通常写为由式(7)可知，压电元件的Q和、M 成正比，根据测量电荷量就可得到加速度。
3.1.3灵敏度灵敏度是指其输出电量与所承受的振动（或冲击）加速度的比值。
它是表征加速度传感器性能的最基本的参数。
公式推导：设晶片为压电陶瓷,极化方向在厚度方向(z方向)，作用力沿着z 方向可推导出压电陶瓷片产生的电荷为：Q=d33MaM为质量块质量,m为晶片质量,a为物体振动加速度，l为晶片厚度,A为晶片电极面面积a=g(重力加速度)时得到的电荷Q值,常称为灵敏度,单位记为C/g,即灵敏度为一个g产生的电荷。
上式为灵敏度的电荷表示法。
灵敏度亦可用开路输出电压表示,因为式中,Cd为晶片的低频电容(自由电容)所以取a=g,即为灵敏度的电压表示法,即一个g时产生的开路电压,单位记为V/g。
3.1.4 加速器传感器的选用1.工程振动量值的物理参数常用位移、速度和加速度来表示。
由于在通常的频率范围内振动位移幅值量很小，且位移、速度和加速度之间都可互相转换，所以在实际使用中振动量的大小一般用加速度的值来度量。
常用单位为：米/秒2 (m/s2)，或重力加速度(g)。
描述振动信号的另一重要参数是信号的频率。
绝大多数的工程振动信号均可分解成一系列特定频率和幅值的正弦信号，因此，对某一振动信号的测量，实际上是对组成该振动信号的正弦频率分量的测量。
对传感器主要性能指标的考核也是根据传感器在其规定的频率范围内测量幅值精度的高低来评定。
最常用的振动测量传感器按各自的工作原理可分为压电式、压阻式、电容式、电感式以及光电式。
压电式加速度传感器因为具有测量频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、对被测件的影响小以及安装使用方便，所以成为最常用的振动测量传感器。
2.传感器的种类选择·压电式- 原理和特点压电式传感器是利用弹簧质量系统原理。
敏感芯体质量受振动加速度作用后产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力作用后沿其表面形成与这一力成正比的电荷信号。
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。
·压阻式应变压阻式加速度传感器的敏感芯体为半导体材料制成电阻测量电桥，其结构动态模型仍然是弹簧质量系统。
现代微加工制造技术的发展使压阻形式敏感芯体的设计具有很大的灵活性以适合各种不同的测量要求。
在灵敏度和量程方面，从低灵敏度高量程的冲击测量，到直流高灵敏度的低频测量都有压阻形式的加速度传感器。
同时压阻式加速度传感器测量频率范围也可从直流信号到具有刚度高，测量频率范围到几十千赫兹的高频测量。
超小型化的设计也是压阻式传感器的一个亮点。
需要指出的是尽管压阻敏感芯体的设计和应用具有很大灵活性，但对某个特定设计的压阻式芯体而言其使用范围一般要小于压电型传感器。
压阻式加速度传感器的另一缺点是受温度的影响较大，实用的传感器一般都需要进行温度补偿。
在价格方面，大批量使用的压阻式传感器成本价具有很大的市场竞争力，但对特殊使用的敏感芯体制造成本将远高于压电型加速度传感器。
·电容式电容型加速度传感器的结构形式一般也采用弹簧质量系统。
当质量受加速度作用运动而改变质量块与固定电极之间的间隙进而使电容值变化。
电容式加速度计与其它类型的加速度传感器相比具有灵敏度高、零频响应、环境适应性好等特点，尤其是受温度的影响比较小；但不足之处表现在信号的输入与输出为非线性，量程有限，受电缆的电容影响，以及电容传感器本身是高阻抗信号源，因此电容传感器的输出信号往往需通过后继电路给于改善。
在实际应用中电容式加速度传感器较多地用于低频测量，其通用性不如压电式加速度传感器，且成本也比压电式加速度传感器高得多。
3.压电式传感器的敏感芯体材料和结构形式·压电材料压电材料一般可以分为两大类，即压电晶体和压电陶瓷。
在压电型加速度计的最常用的压电晶体为石英，其特点为工作温度范围宽，性能稳定，因此在实际应用中经常被用作标准传感器的压电材料。
由于石英的压电系数比其他压电材料低得多，因此对通用型压电加速度计而言更为常用的压电材料为压电陶瓷。
压电陶瓷中锆钛酸铅（PZT）是目前压电加速度计中最经常使用的压电材料。
其特点为具有较高的压电系数和居里点，各项机电参数随温度时间等外界条件的变化相对较小。
必须指出的是，就同一品种的压电陶瓷而言，虽然都有相同的基本特性，但由于制作工艺不同可以使两个相同材料的压电陶瓷的具体性能指标相差甚大。
这种现象可以通过典型的国产传感器和进口传感器的比较得以反映，国内振动测试业几十年的经验对此深有体会。
4.传感器敏感芯体的结构形式压电加速度传感器的敏感芯体一般由压电材料和附加质量块组成，当质量块受到加速度作用后便转换成一个与加速度成正比并加载到压电材料上的力，而压电材料受力后在其表面产生一个与加速度成正比的电荷信号。
压电材料的特性决定了作用力可以是受正应力也可以是剪应力，压电材料产生的电荷大小随作用力的方向以及电荷引出表面的位置而变。
根据压电材料不同的受力方法，常用传感器敏感芯体的结构一般有以下三种形式：１）压缩形式–压电材料受到压缩或拉伸力而产生电荷的结构形式。
压缩式敏感芯体是加速度传感器中最为传统的结构形式。
其特点是制造简单方便，能产生较高的自振谐振频率和较宽的频率测量范围。
而最大的缺点是不能有效地排除各种干扰对测量信号的影响。
２）剪切形式–通过对压电材料施加剪切力而产生电荷的结构形式。
从理论上分析在剪切力作用下压电材料产生的电荷信号受外界干扰的影响甚小，因此剪切结构形式成为最为广泛使用的加速度传感器敏感芯体。
然而在实际制造过程中，确保剪切敏感芯体的加速度计持有较高和稳定的频率测量范围却是传感器制造中工艺中最为困难的一个环节。
北智BW-Sensor 采用进口记忆金属材料的紧固件从而保证传感器具有稳定可靠的谐振频率和频率测量范围。
３）弯曲变形梁形式- 压电材料受到弯曲变形而产生电荷的结构形式。
弯曲变形梁结构可产生比较大的电荷输出信号，也较容易实现控制阻尼；但因为其测量频率范围低，更由于此结构不能排除因温度变化而极容易产生的信号漂移，所以此结构在压电型加速度计的设计中很少被采用。
5.压电式加速度传感器的信号输出形式·电荷输出型传统的压电加速度计通过内部敏感芯体输出一个与加速度成正比的电荷信号。