加速度传感器 振动：加速度振动传感器

使用和绝缘要求。传感器输出为悬浮接地、在连接传感器的插头、插座上，都标有1、2、3、4的数字。考虑到接线牢固可靠，将“1、2”和“3、4”分别短接并用。“1、2”作为传感器讯号输出的A端，“3、4”作为B端，与其他设备连接时，A、B端可互换，不用区分。连接导线要求有良好的绝缘性能，采用两芯屏蔽电缆，电缆的屏蔽层一端浮空，另一端接地。传感器的安装本厂配用M10的固定螺钉。对传感器安装的防护措施，本厂备有防护罩供应，其余由用户因地制宜自行处理。

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振动传感器的种类丰富，按照工作原理的不同，能分为电涡流式振动传感器、电感式振动传感器、电容式振动传感器、压电式振动传感器和电阻应变式振动传感器等。以下是这几种振动传感器的工作原理和用途。
1、电涡流式振动传感器电涡流式振动传感器是涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。电涡流式振动传感器是通过传感器的端部和被测对象之间距离上的变化，来测量物体振动参数的。电涡流式振动传感器主要用于振动位移的测量
2,电感式振动传感器电感式振动传感器是依据电磁感应原理设计的一种振动传感器。电感式振动传感器设置有磁铁和导磁体，对物体进行振动测量时，能将机械振动参数转化为电参量信号。电感式振动传感器能应用于振动速度、加速度等参数的测量。
3、电容式振动传感器电容式振动传感器是通过间隙或公共面积的改变来获得可变电容，再对电容量进行测定而后得到机械振动参数的。电容式振动传感器可以分为可变间隙式和可变公共面积式两种，前者可以用来测量直线振动位移，后者可用于扭转振动的角位移测定。
4、压电式振动传感器.压电式振动传感器是利用晶体的压电效应来完成振动测量的，当被测物体的振动对压电式振动传感器形成压力后，晶体元件就会产生相应的电荷，电荷数即可换算为振动参数。压电式振动传感器还可以分为压电式加速度传感器、压电式力传感器和阻抗头,
5、电阻应变式振动传感器电阻应变式振动传感器是以电阻变化量来表达被测物体机械振动量的一种振动传感器。电阻应变式振动传感器的实现方式很多，可以应用各种传感元件，其中较为常见的是电阻应变片。

加速度传感器 振动：振动加速度传感器

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。

目录

1.什么是振动加速度传感器
2.振动加速度传感器原理
3.振动加速度传感器作用

1.什么是振动加速度传感器

（图片来源网络）

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。

2.振动加速度传感器原理
所谓的压电效应就是 "对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 "。
一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如压阻技术，电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。

3.振动加速度传感器作用
通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是，工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。
加速度传感器可以帮助机器人了解它身处的环境。是在爬山？还是在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关重要的。更要确保的是，你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动。加速度传感器可以测量牵引力产生的加速度。

加速度传感器 振动：振动加速度传感器的工作原理

最常用的振动加速度传感器是压电式加速度计。这种类型的传感器具有非常广泛的动态测量范围。还有很多其他类型的加速度计被用于测量很低频率的加速度，例如汽车的制动，提升机的运行状态，甚至于地球产生的重力加速度。这些测量项目主要依靠压阻、电容和伺服技术。
压电式加速度传感器
压电式加速度计坚固耐用，结构紧凑，频率响应范围宽，适用于监测滚动轴承等很高频率的振动。压电式加速度传感器是惯性式传感器，采取在机器外壳安装的结构。
压电传感器这些固有特性是因为使用压电材料作为敏感元件。传感器的震荡质量块在加速度作用下产生惯性力，这个力对具有一定刚度的压电元件产生压电效应。在低于震荡质量固有频率的一个频率范围内，传感器输出的电量与加速度成正比。压电加速度计的典型频率响应如下图所示。
压电效应与压电材料
某些材料受到一定方向的外力F而发生变形时，在一定表面上产生电荷q，当外力撤销后，恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。相反，如果这些材料在极化方向被外电场作用，就会在一定方向产生机械变形或应力，如果撤除外电场，这些变形或应力也随之消失，这种现象称为逆压电效应，即电致伸缩效应。压电敏感元件是由压电材料表面镀金属膜构成的，其等效电路为电容器，如下图所示。
如果从晶体中切下一个平行六面体，并使其晶面分别平行于z、y和z轴。这个晶片在自然状态下不显电性，受外力作用时，将沿x轴方向形成电场，其电荷分布于垂直于z轴的平面。沿z轴方向加力F、产生纵向压电效应，沿 y轴加力F，产生横向压电效应，沿相对两平面加力产生切向压电效应，如下图所示。
根据传感器的工作模式，压电加速度计可以分为两种主要类型∶内置电子仪器压电型，即 IEPE（Internal electronic piezoelectric，内置电子仪器的压电型）型，包含内置微电子信号调理器;而电荷型加速度计只有自源式的压电敏感元件。
电阻/压阻式加速度传感器
电阻式加速度计使用应变计作为敏感元件。当底座被加速时，通过悬臂梁传送的力使质量块产生加速度。用应变计测量梁的挠曲，为取最大灵敏度，通常采用压阻式应变计，并且由四个应变计组成惠斯登电桥。在壳体内灌注阻尼流体，作为振荡阻尼。这种加速度计的测量范围达到士1000g。然而，它的固有频率一般较低，使用频率的上限仅为几百赫兹。虽然某些产品的频率上限可达1～2kHz，但是比压电传感器的频率上限低很多。应变计加速度计的价格比压电加速度计便宜很多。
现代压阻加速度计采用 MEMS（Micro-electro- mechanical Systems，微型机电系统）技术制造。在这种加速度计中，应变计被直接扩散到挠曲元件上，因此半导体硅既是挠曲原件又是传感元件。因为挠曲原件的刚度大，所以频率范围广。同时具有尺寸小，灵敏度高（压阻应变计的灵敏系数是金属应变计的 25～50 倍），信噪比大，线性和稳定性好的特点。如果进行适当的温度补偿，工作温度为一20～120℃。
电容式加速度传感器
MEMS电容式加速度计的敏感元件用静电键合工艺构成平板电容器，具有频响范围宽，低频直至零频，性能稳定，结构坚固，使用方便的特点。内置电子电路，提供高电平、低阻抗输出。虽然设计的加速度测量值较低，但是能够承受很大的加速度冲击。适用于弹道监视、结构评估、颤振试验，汽车悬架和制动器试验等应用。
伺服式加速度传感器
伺服式加速度计即力平衡式加速度计，其工作原理如下图所示。
在这种装置中，加速度引起摆块的轻微移动。该移动被位置敏感元件测量，并且通过反馈网络产生驱动扭矩马达的电压，使得摆块向回移动，接近它的初始位置。所需的扭矩与加速度成正比，所以用于驱动扭矩马达的电压就是加速度的度量。伺服加速度计非常精准，大量地应用于飞机导航系统和卫星控制系统。它的线加速度测量范围可达到 50g，并且还可以测量角加速度。由于其固有频率低，通常低于200Hz，所以主要用于静态和低频的测量。