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加速度传感器种类剖析及适用性


  加速度传感器是工程振动测量中重要的因素,在测试系统中,传感器是数据采集和分析的1步。因此,传感器的正确选择和使用将直接影响测量信号的质量和精度。虽然从事工程振动的人都知道这个概念,但在实际应用中,由于种种原因,往往无法正确判断传感器是否真实反映了被测信号。另一方面,随着科学技术的不断发展,对环境模拟试验条件的要求越来越高,相应传感器的技术指标也在不断提高,使得以前广泛使用的单一标准传感器发展到现在的多种类型,也相应增加了工程师选择传感器满足不同试验要求的难度。  


  目前市场上常见的加速度传感器分为三类,压电式、压阻式和电容式。

       加速度传感器

  1、压电式。压电式加速度传感器的构造基于弹簧质量系统的原理。当敏感芯的质量受到振动加速度时,产生一个与加速度成正比的力,压电材料受到这个力后沿其表面形成一个与该力成正比的电荷信号,从而可以收集数据。压电式加速度传感器具有坚固耐用、频率范围宽、动态范围大、外界干扰小、无需外接电源等特点,是目前工程师应用广泛的振动测量传感器。压电式加速度传感器虽然诞生时间较长,结构相对简单,但其性能指标与材料特性、设计和加工工艺密切相关,因此市场上销售的同类传感器实际参数及其稳定性和一致性差异很大。与压阻式和电容式传感器相比,缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率的信号。


  2、压阻式。压阻式加速度传感器的敏感核心是由半导体材料制成的电阻测量电桥,其结构动力学模型仍然是弹簧质量系统。随着现代微加工技术的发展,压阻敏感芯的设计具有很大的灵活性,可以满足各种测量要求。就灵敏度和测量范围而言,有从低灵敏度、高测量范围的冲击测量到高DC灵敏度的低频测量的压阻式加速度传感器。同时,压阻式加速度传感器的测量频率范围也可以从DC信号到几十千赫兹的高频测量。压阻式传感器的亮点是超微型设计,可以在很多狭小的空间使用。


  3、电容式。电容式加速度传感器的结构也采用弹簧质量系统。当质量在加速度的作用下运动时,质量块与固定电极之间的间隙发生变化,进而改变电容值。与其他类型的加速度传感器相比,电容式加速度计具有灵敏度高、零频响、环境适用性好等特点。特别是受温度影响较小,可用于许多恶劣野外环境下的数据采集。



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