壓阻式加速度傳感器的基礎參數詳解

加速度傳感器是通過測量質量塊的慣性力，利用牛頓第二定律得到加速度值的。常用的傳感器有電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式等。現在它被廣泛的應用在汽車安全、智能產品、游戲控制等許多領域?？焖賯鞲衅鞣诸惻c原理。
根據牛頓第二定律：A(加速)=F(力)/M(質量)
只要測量力F，就可以得到一個已知質量的物體的加速度。
        通過對這類力的平衡，得到了力和電流(電壓)之間的對應關系，從而實現了加速度傳感器的設計。所以，加速度傳感器的本質就是由于受力而使敏感元件變形。測得其形變，并轉換成相應的電壓輸出，可得到相應的加速度信號。
        通常來說，它可以分為四類：壓電加速度傳感器、壓電加速度傳感器、電容加速度傳感器、伺服加速度傳感器。一是壓電加速度傳感器。
壓電式加速度傳感器是基于壓電晶體的壓電效應。某些晶體在某一方向上變形時，其內部會發(fā)生極化，同時在兩個表面產生符號相反的電荷，當外力作用被除去后，又回復為無電狀態(tài)，這叫做壓電效應。有壓電效應的晶體叫做壓電晶體。常見的壓電晶體有應時、壓電陶瓷等。
        加質量塊的作用力也隨加速度計振蕩后而發(fā)生變化。在測量到的振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，其變化與被測加速度成正比。
        彈簧M是質量塊B是底座P是壓電元件R是夾環(huán)。
        壓電式安裝在中間，壓電元件-質量塊-彈簧系統安裝在圓心支柱上，支柱與底座連接。它具有高的共振頻率。但是，當底座B連接到測試對象時，如果底座B變形，將直接影響拾振器的輸出。另外，測試對象和環(huán)境溫度的變化會影響壓電元件，使預緊力發(fā)生變化，容易引起溫度漂移。
        環(huán)狀剪切型，用夾環(huán)將壓電元件夾入三角中心柱。壓電元件在感受到軸向振動時，會承受切應力。該結構對基座變形和溫度變化有良好的隔離作用，具有較高的諧振頻率和良好的線性。三角剪，結構簡單，可制作出極小的、高共振頻率的加速度計，環(huán)形質量塊與安裝在中心柱上的環(huán)形壓電元件相連。當溫度升高時，粘合劑會軟化，因此最高工作溫度是有限的。壓電式加速度傳感器有較大的動態(tài)范圍、寬頻范圍、堅固耐用、外部干擾小、自產生壓電材料的電荷信號不需要任何外部電源等特點。該傳感器應用最廣，應用最廣。壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器是首批基于硅微加工技術開發(fā)的硅微加速度傳感器，壓阻式加速度傳感器一般采用硅梁外質量塊，
質量塊在慣性力的作用下上下運動，使懸臂梁上的電阻值隨著應力的作用而變化，使測量橋梁輸出電壓發(fā)生變化，從而實現加速度測量。
壓阻式加速度傳感器原理圖壓阻式硅微加速度傳感器有許多典型結構形式，包括懸臂梁、雙臂梁、4梁以及雙島5梁。
在較小的加速度作用下，質量塊可以增大懸臂梁的應力，提高傳感器的輸出靈敏度。
質塊的作用會使懸臂梁上的應力超過屈服應力，變形過大，導致懸臂斷裂。所以，采用高gn值加速度時，單臂、雙臂梁采用質量塊和梁厚等效的結構形式。
雙臂梁結構基于MEMS微細加工技術，具有體積小、功耗低等特點，易于集成在各種模擬和數字電路中，并可廣泛用于汽車碰撞試驗、測試儀器、設備振動監(jiān)測等領域。
隨著現代微細加工制造技術的發(fā)展，為滿足不同測量需求，設計了壓阻敏芯具有很大的靈活性。
就靈敏度和范圍而言，由低靈敏度、大范圍沖擊測量到低頻DC高靈敏度測量，都有壓阻式加速度傳感器。
        壓阻式加速度傳感器的頻率范圍可由DC信號轉換為高剛度、頻率范圍為幾十kHz的高頻測量。超級微型設計也是壓阻式傳感器的一個亮點。值得注意的是，盡管壓阻敏感芯的設計和應用具有很大的靈活性，但其設計的壓阻芯一般應用范圍要小于它。
        電容式加速度傳感器3電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器是根據電容原理設計的電容式傳感器。電容型加速度傳感器、電容式加速度計是一種常用的加速度傳感器。電容器加速度傳感器原理圖在一些領域如氣囊、手機移動設備等領域是不可替代的。由于采用了微機電系統(MEMS)技術，電容式加速度傳感器/電容式加速度計在大批量生產時具有經濟性，且成本低。
        電容型加速度傳感器4伺服式加速度傳感器伺服式加速度傳感器工作在閉環(huán)狀態(tài)，振動系統由m-k系統組成，電磁線圈連接在m處。在有加速度輸入時，位移檢測器會將位移檢測器檢測出平衡位置，然后由伺服放大器輸出電流。電流通過電磁線圈，在磁場中產生電磁恢復力，使m恢復到平衡位置。由于伺服加速度傳感器抗干擾能力強、動態(tài)性好、測量精度高，在慣性導航、慣性制導系統中得到了廣泛的應用。