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几种常见加速度计传感器计算方法

文章出处:新闻动态 责任编辑:百世精工科技 发表时间:2023-04-25 20:28:24
  
  

       在前面篇幅中我们介绍了加速度的计算公式,本文我们来介绍加速度计几种常见方式感知特定轴上的加速度。一些加速度传感计算方法如下所述:


一、压阻式加速度计

      在这些类型的加速度计中,证明质量连接到压敏电阻上。电阻连接到读出的电子电路。当证明质量发生位移时,压电阻的电阻会与施加的力成比例地发生变化。这些类型的加速度计是第一个看到批量生产的加速度计。这些类型的加速度计的最大缺点是它们的热稳定性。由于热噪声,电阻会显着变化,并可能导致错误输出。

压阻式加速度计工作原理示例

压阻式加速度计工作原理示例


二、电容式加速度计

      在电容式加速度计中,电容感应手指连接到证明质量上,证明质量随着证明质量的位移沿给定轴移动。每个活动板放置在两个电极之间。当存在加速度时,证明质量沿与运动方向相反的方向位移,可变板沿证明质量移动。可变板沿轴线位置的变化会导致其与固定电极板的距离发生变化,并引起电容的对称变化。然后通过读出电子设备将其测量为电输出。电容式加速度计具有热稳定性,但容易受到电磁干扰,由于寄生电容,它们可能会产生错误的输出。

电容式加速度计工作原理示例

电容式加速度计工作原理示例


三、压电加速度计

      大多数宏观加速度计使用压电材料来检测证明质量的运动。许多微机械加速度计也使用相同的原理。这些加速度计具有很大的带宽,但由于漏电流,谐振频率极差。压电材料产生的电信号与证明质量在给定轴上的位移成比例。

压电加速度计工作原理示例

压电加速度计工作原理示例


四、隧道加速度计

      这些类型的加速度计使用隧道电流来测量证明质量的位移。尖头和电极之间的隧穿电流随尖端-电极距离呈指数变化。以下公式给出了隧穿电流:I = I0 * exp(-β√(φz))

      备注:I是尖端和电极之间的隧道电流,我0 根据所使用的材料缩放电流,β是换算因子,φ是以eV为单位的隧道屏障高度,z 是尖端电极距离。

隧道加速度计工作原理示例

隧道加速度计工作原理示例


五、谐振加速度计

      在谐振加速度计中,证明质量连接到谐振器。证明质量的位移会改变谐振器的应变,从而改变其共振频率。变化是使用频率计数器电路将频率转换为数字电信号。这些加速度计对噪声非常免疫,并且非常可靠,因为频率变化可以直接转换为数字格式。

谐振加速度计工作原理示例

谐振加速度计工作原理示例


六、光学加速度计 

      这些加速度计使用连接到证明质量的光纤和波导。然而,光纤型加速度计不适合批量制造,因为光纤需要手动安装在传感器组件的证明质量附近。另一种类型的光学加速度计使用LED和PIN光电探测器来测量证明质量的位移。光学加速度计的优点是不受静电和电磁干扰。但是,由于它们通常涉及复杂的组装和读出电路,因此它们并不受欢迎。

光加速度计工作原理示例

光加速度计工作原理示例


七、陀螺

      陀螺仪测量物体的旋转。MEMS陀螺仪使用科里奥利力原理。当质量在旋转系统中移动时,它会受到垂直于旋转轴和运动方向的力。这称为科里奥利力。MEMS陀螺仪由机械结构组成,该机械结构由于科里奥利力而被驱动成共振,并激发相同或次级结构中的次级振荡。次级振荡与结构在给定轴上的旋转成正比。 与其驱动力相比,科里奥利力的振幅相对较小。这就是为什么所有MEMS陀螺仪都使用使用科里奥利力现象的振动结构。

MEMS陀螺工作原理示例

MEMS陀螺工作原理示例


      振动结构由通过一对弹簧连接到内框的证明质量组成。内框架通过另一组正交弹簧连接到外部框架。内框和外框之间有电容感应指,沿正交弹簧连接。科里奥利力与旋转物体的角速度以及物体朝向或远离旋转轴的速度成正比。证明质量沿内弹簧连续正弦驱动。当系统经历旋转时,共振证明质量沿连接在内框和外框之间的正交弹簧受到科里奥利力。这改变了电容感应手指之间的距离,因此输出了与科里奥利力成比例的电信号。 由于科里奥利力与角速度成正比,因此由此产生的电信号也与系统的角速度成正比。

       相关加速度传感器型号:G-LINK-200-8GG-LINK-200-R等。


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