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三軸加速度傳感器原理
加速度傳感器是用來(lái)將加速度這一物理信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于測(cè)量的電信號(hào)的測(cè)試儀器。它是工業(yè)、國(guó)防等許多領(lǐng)域中進(jìn)行沖擊,、振動(dòng)測(cè)量常用的測(cè)試儀器。
我們知道加速度傳感器是能夠去測(cè)量加速力的電子設(shè)備,。大多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作完成的,。談到的壓電效應(yīng)就是對(duì)于不存在對(duì)稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài),，在晶體內(nèi)部建立電場(chǎng)，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象,，加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性,，晶體變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系,，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出,。
多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的。
一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性,。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓,，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出,。當(dāng)然,，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù),，電容效應(yīng),，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng),，但是其zui基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形,，通過測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機(jī)會(huì)和問題,。
目前的三軸加速度傳感器大多采用壓阻式,、壓電式和電容式工作原理，產(chǎn)生的加速度正比于電阻,、電壓和電容的變化,，通過相應(yīng)的放大和濾波電路進(jìn)行采集。這個(gè)和普通的加速度傳感器是基于同樣的一個(gè)原理,，所以在一定的技術(shù)上三個(gè)單軸就可以變成一個(gè)三軸,。對(duì)于多數(shù)的傳感器應(yīng)用來(lái)看，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應(yīng)用。但是有些方面的應(yīng)用還是集中在三軸加速度傳感器中例如在數(shù)采設(shè)備,，貴重資產(chǎn)監(jiān)測(cè),，碰撞監(jiān)測(cè)，測(cè)量建筑物振動(dòng),風(fēng)機(jī),風(fēng)力渦輪機(jī)和其他敏感的大型結(jié)構(gòu)振動(dòng),。
加速度傳感器是用來(lái)將加速度這一物理信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于測(cè)量的電信號(hào)的測(cè)試儀器,。差容式力平衡加速度傳感器則把被測(cè)的加速度轉(zhuǎn)換為電容器的電容量變化。實(shí)現(xiàn)這種功能的方法有變間隙,，變面積,，變介電常量三種，差容式力平衡加速度傳感器利用變間隙,，且用差動(dòng)式的結(jié)構(gòu),，它優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,，能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式測(cè)量,，靈敏度好，分辨率強(qiáng),，能測(cè)量0.01um甚至更微小的位移,，但是由于本身的電容量一般很小，僅幾pF至幾百pF,，其容抗可高達(dá)幾MΩ至幾百M(fèi)Ω,，所以對(duì)絕緣電阻的要求較高，并且寄生電容(引線電容及儀器中各元器件與極板間電容等)不可忽視,。近年來(lái)由于廣泛應(yīng)用集成電路,，使電子線路緊靠傳感器的極板，使寄生電容,，非線性等缺點(diǎn)不斷得到克服,。
在加速度傳感器中有一種是三軸加速度傳感器，同樣的他是基于加速度的基本原來(lái)去實(shí)現(xiàn)工作的,，加速度是個(gè)空間矢量,，一方面，要準(zhǔn)確了解物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),，必須測(cè)得其三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量,；另一方面，在預(yù)先不知道物體運(yùn)動(dòng)方向的場(chǎng)合下,，只有應(yīng)用三軸加速度傳感器來(lái)檢測(cè)加速度信號(hào),。三軸加速度傳感器具有體積小和重量輕特點(diǎn)，可以測(cè)量空間加速度,，能夠全面準(zhǔn)確反映物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),，在航空航天,、機(jī)器人、汽車和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,。