加速度传感器原理、结构、使用方法等介绍
时间：2023-04-20 17:37:00
?加速传感器的原理
?使用加速度传感器
?加速度传感器型号分类
?加速度传感器应用领域
振动传感器分类：
振动测量包括加速度、速度和位移测量。压电加速度传感器广泛应用于振动和冲击检测的各个领域。
加速传感器的特点：
比较应变计式、动电式等传感器方式：
?灵敏度高，体积小
?从低频到高频都可以检测带域宽
?测量范围宽，可以从微弱信号检测到大振动
?机械强度高
?良好的环境适应性
?不需要电源(非内置前放)
与声传感器相比：
?检测低频信号
?检测更强的信号
?具有指向性的信号
?非内置放大加速度传感器输出电荷
加速传感器原理：
压电元件是受到惯性力F压电常数的定义如下：
所以，电荷Q=d*F；其中Q为电荷量，d为压电常数，F受力。
如右图所示，压电陶瓷的力主要是质量块随振动产生的惯性力。根据牛顿第二定律F=m*a；惯性力等于快质量乘以加速度。
组合上述两个公式Q=d*m*a；其中，d和m固定值是加速度传感器压电陶瓷材料和质量块的质量。
在传感器的可测范围内，Q和a通过电荷呈线性关系Q表示加速度值。
连接示例：
输出加速度传感器是一种高阻抗电荷信号，在输入测量仪器之前需要转换为低阻抗电压信号。
传感器的固定方法：
在振动体上安装加速度传感器形成振动系统，称为接触共振频率。接触共振频率与加速度传感器的安装和固定方法密切相关。
?螺钉固定：最理想的固定方法
?粘合剂固定：用粘合剂固定精加工表面，操作得当，可接近螺钉固定的效果
?胶带固定：适用于振动频率低、振幅小时的方便方法
?绝缘螺栓固定：绝缘螺栓使加速传感器和测量电气绝缘，噪音小，操作得当，可接近螺钉固定效果
?磁铁固定:被测物是吸磁金属的方便方法
?探测棒：100，不方便其他安装方式使用mm探触棒在1kHz以下低频振动检测非常实用
术语解释：
1.电荷灵敏度
压电体受力后充电，其电荷量由电荷灵敏度表示。当用于振动检测时，用电荷放大器将电荷转换为电压。pC/m/s2=10pC/g。
2.电压灵敏度
放大器中隐藏的加速度传感器的灵敏度是指电压灵敏度，输出是电压信号。电压灵敏度受电缆电容器的影响，随着电缆的增长而降低。mV/m/s2=10mV/g
3、共振频率
构成部件边界的共振现象主要发生在检测单元和传感器的安装部分。传感器灵敏度越高，共振频率越低。
4、频率范围
振动频率范围可由加速度传感器测量，低域截止频率fc由放大器的时间常数决定。Fc=1/2πRC，R为放大器输入阻抗，C为电容。
5、绝缘阻抗
指加速传感器输出端与传感器外壳与浮筒之间的绝缘阻抗。
6、接地噪声
如果有两个或两个以上的接地端，噪声可能会从接地端引入。系统只设置一个接地端或绝缘加速度传感器/绝缘螺栓。
7.热电灵敏度
用于压电陶瓷和热电传感器的组成相同，温度变化会产生电荷，几个Hz必须注意以下测定。
8.加速度最大化
压电加速度传感器的动态范围动态范围。最大加速度应满足两个条件：一是确保加速度和输出是线性的，二是最大输出电压是否饱和。
9.横轴灵敏度
加速度传感器通常有一个灵敏度最高的轴，称为主轴灵敏度。其他轴（横轴）的灵敏度基本为零，但由于生产误差，也可能有输出，为串音，除以主轴灵敏度的百分比。
10.底座应变灵敏度
当在加速度传感器外壳上施加应力或安装表面出现弯曲应变时，位移传递到压电元件的安装表面，产生电荷噪声。
11、耐冲击性
物理冲击的边界值。
12.传感器质量
传感器的质量最好小于待测物体的十分之一。
加速传感器分类：
电荷输出部分型号：
电压输出部分型号：
三轴加速度传感器部分型号：
防水绝缘加速度传感器部分型号：
连接线：
三轴加速度传感器线
电荷转换器：
电荷转换器是将电荷输出型传感器的高阻抗电荷信号转变为低阻抗的电压信号，比电荷放大器要便宜很多。转换效率是1mV=1pC。
电荷转换器的连接图：
电荷转换器用恒流源：
某些加速度传感器内置了前级放大器，内置的放大器可以将传感器的信号转换为低阻抗的电压信号，因此不再需要外接电荷放大器。这种传感器需要采用恒流源供电，通常电流为0.5到5毫安，15伏至25伏直流电压。
加速度传感器灵敏度校正仪：
电荷型加速度传感器的输出是电荷量，电压输出型加速度传感器的输出是电压量。无论是电荷还是电压，我们需要得到的是加速度值。 其中，加速度=测得的电压(电荷)值/电压(电荷)灵敏度; 所以，电荷灵敏度的准确性直接影响最终得到的加速度值。
MC-20便携式校正仪，可以直接标定出传感器在159.2Hz的振动频率下的灵敏度，非常方便。
加速度传感器的应用领域：
