加速度传感器工作原理压阻式传感器利用材料的压阻效应将物理量转换为电学量的方式来实现信号测量。目前,压阻式加速度传感器多采用如图1所示的“梁-质量块”结构,主要包括质量块、支撑梁和压敏电阻3个基本元件。传感器的高、低截止频率与误差直接相关,允许的误差范围越大其频率范围越宽。一般来说,传感器高频响应取决于机械特性,而低频响应由传感器及其后继电路综合电参数决定,频率截止高的传感器必然是体积小重量轻,反之用于低频测量的一般都体积大重量重。加速度传感器使用中最常见的问题出在测量点的选择和连接方式,选择测量点的原则是在不影响试验件安装的情况下尽量靠近试验件或者试验件上某个最关心的点,由于振动夹具千差万别,如果只是简单把传感器连接在振动台面上的话,可能会造成试验件上的量值超标。
传感器输出信号规格支持的加速度水平,通常用±g表示。 这是器件能够测量并通过输出准确表示的更大加速度。 例如,±3g加速度计的输出与高达±3g的加速度成线性关系。 若加速到4g,则输出可能无效。 注意,极限值由更大加速度规定,而不是由测量范围规定。 4g加速度不会使±3g加速度计失效。加速度计灵敏度加速度(输入)变化与输出信号变化之比。它定义加速度与输出之间的理想直线关系。灵敏度用特定电源电压来规定,对于模拟输出加速度计,单位通常是mV/g;对于数字加速度计,单位通常是LSB/g或mg/LSB。 它通常表示为一个范围,新余微加速度传感器,或表示为一个典型值加上偏差***比(%)。 对于模拟输出传感器,灵敏度与电源电压成比例关系。我们用微机械加速度计组成测斜仪,放在建筑物上,或者通过埋在水坝上的导管置入水坝体中,它就能时刻监视建筑物、水坝、斜坡等的变化,测量出所在平台的倾斜度,及时报告倾斜信息,以防止建筑物倒塌、水坝溃决、滑坡等事故造成的损失。
这些年来随着惯导系统广泛的应用发展对其加速度计的精度要求、稳定要求不断提高有以下几点性能范围:
1、测量范围:-g~+g
2、阈值:10-5g~10-6g
3、线性度:10-2%~10-4%
4、偏值:10-3g~10-5g
因为惯性导航需要的精度要求很高所以对其加速度计的性能需要保持很好的特性,微加速度传感器应用,所以需要考虑温度的变化、仪表的机电参数和电子部件参数随时间变化、受到磁、辐射和其它干扰以及对象随线加速度和角加速度运动而出现误差的可能性。为了消除这些误差,除了优化仪表的结构和系统外,还要研究仪表的校正方法,微加速度传感器选型,建立误差模型以便在对象的数字计算机中进行算法补偿。
现在有很多不错的加速度计结构方案并生产使用,而惯导系统中主要采用有摆式积分陀螺加速度计、力平衡式加速度计、振弦加速度计、振梁加速度计和单晶硅微加工加速度计。
1、摆式积分陀螺加速度计:优点是刻度系数的长期稳定性好。
2、力平衡式加速度计:优点是它利用闭路系统的负反馈原理把检测质量悬浮在其结构的某一固定位置上,是应用***的一种。
3、振弦式加速度计:比力平衡式加速度计的抗辐射性能好,比摆式积分陀螺加速度计尺寸小、结构简单、价格便宜.