加速度傳感器的測量原理、輸出型特征

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力是物體在加速過程中作用在物體上的力，可以是常量或變量。一般加速度傳感器根據(jù)壓電效應(yīng)原理工作，加速度傳感器利用其內(nèi)部由于加速度造成的晶體變形產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生的電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。還有很多其他方法制作加速度傳感器，如電容效應(yīng)、熱氣泡效應(yīng)、光效應(yīng)，但其zui基本的原理都是由于加速度使某種介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。
    電壓輸出型加速度傳感器另一種壓電加速度傳感器輸出電壓信號而不是電荷信號。這種傳感器的內(nèi)部包含了電荷放大器。電壓模式的傳感器有3線式(信號，地，電源)和2線式(信號/電源，地)。2線式又被稱為集成電路式壓電傳感器(IEPE)。由于可以方便的采用同軸線(2線，芯線和屏蔽線)連接，IEPE非常流行。該模式下，交流信號疊加在直流電源上。在輸出端串聯(lián)一個耦合電容能夠去掉傳感器的直流偏置電壓，從而僅獲得傳感器信號輸出。許多現(xiàn)代儀器提供IEPE/ICP輸入接口，從而可以和IEPE傳感器直接連接。如果IEPE供電接口不可用，需要一個帶有恒流源的信號放大器和IEPE傳感器一期使用。3線式傳感器則需要一根單獨的直流電源線供電。與電荷輸出型加速度傳感器不同的是，除了壓電陶瓷元件，電壓輸出型加速度傳感器包含一個微型電路，電路的工作溫度范圍限制了傳感器的整體工作溫度范圍，通常不超過125°C。也有一些設(shè)計提高到了175°C，但其在其它性能方面會有所下降。可用動態(tài)范圍-由于壓電陶瓷元件具有極寬的動態(tài)范圍，電荷輸出型加速度傳感器在量程定義上顯得十分靈活，因為其滿量程可以通過遠程的電荷放大器由用戶自由調(diào)節(jié)。而電壓輸出型加速度傳感器具有既定的滿量程，其決定于內(nèi)部的電荷放大器，一旦由工廠生產(chǎn)出來，將不再能改變。