常用的振動加速度傳感器是壓電式加速度計,。這種類型的傳感器具有非常廣泛的動態(tài)測量范圍。還有很多其他類型的加速度計被用于測量很低頻率的加速度,，例如汽車的制動,，提升機的運行狀態(tài)，甚至于地球產(chǎn)生的重力加速度,。這些測量項目主要依靠壓阻,、電容和伺服技術。

壓電式加速度傳感器

壓電式加速度計堅固耐用,，結(jié)構緊湊,，頻率響應范圍寬,，適用于監(jiān)測滾動軸承等很高頻率的振動。壓電式加速度傳感器是慣性式傳感器,，采取在機器外殼安裝的結(jié)構,。

壓電傳感器這些固有特性是因為使用壓電材料作為敏感元件。傳感器的震蕩質(zhì)量塊在加速度作用下產(chǎn)生慣性力,，這個力對具有一定剛度的壓電元件產(chǎn)生壓電效應,。在低于震蕩質(zhì)量固有頻率的一個頻率范圍內(nèi)，傳感器輸出的電量與加速度成正比,。壓電加速度計的典型頻率響應如下圖所示,。

壓電效應與壓電材料

某些材料受到一定方向的外力F而發(fā)生變形時，在一定表面上產(chǎn)生電荷q,，當外力撤銷后,，恢復到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應,。相反,，如果這些材料在極化方向被外電場作用，就會在一定方向產(chǎn)生機械變形或應力,，如果撤除外電場，這些變形或應力也隨之消失,，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應,，即電致伸縮效應。壓電敏感元件是由壓電材料表面鍍金屬膜構成的,，其等效電路為電容器,，如下圖所示。

如果從晶體中切下一個平行六面體,，并使其晶面分別平行于z,、y和z軸。這個晶片在自然狀態(tài)下不顯電性,，受外力作用時,，將沿x軸方向形成電場，其電荷分布于垂直于z軸的平面,。沿z軸方向加力F,、產(chǎn)生縱向壓電效應，沿 y軸加力F,，產(chǎn)生橫向壓電效應,，沿相對兩平面加力產(chǎn)生切向壓電效應，如下圖所示,。

根據(jù)傳感器的工作模式,，壓電加速度計可以分為兩種主要類型∶內(nèi)置電子儀器壓電型,，即 IEPE（Internal electronic piezoelectric，內(nèi)置電子儀器的壓電型）型,，包含內(nèi)置微電子信號調(diào)理器;而電荷型加速度計只有自源式的壓電敏感元件,。

電阻/壓阻式加速度傳感器

電阻式加速度計使用應變計作為敏感元件。當?shù)鬃患铀贂r,，通過懸臂梁傳送的力使質(zhì)量塊產(chǎn)生加速度,。用應變計測量梁的撓曲，為取靈敏度,，通常采用壓阻式應變計,，并且由四個應變計組成惠斯登電橋。在殼體內(nèi)灌注阻尼流體,，作為振蕩阻尼,。這種加速度計的測量范圍達到士1000g。然而,，它的固有頻率一般較低,，使用頻率的上限僅為幾百赫茲。雖然某些產(chǎn)品的頻率上限可達1～2kHz,，但是比壓電傳感器的頻率上限低很多,。應變計加速度計的價格比壓電加速度計便宜很多。

現(xiàn)代壓阻加速度計采用 MEMS（Micro-electro- mechanical Systems,，微型機電系統(tǒng)）技術制造,。在這種加速度計中，應變計被直接擴散到撓曲元件上,，因此半導體硅既是撓曲原件又是傳感元件,。因為撓曲原件的剛度大，所以頻率范圍廣,。同時具有尺寸小,，靈敏度高（壓阻應變計的靈敏系數(shù)是金屬應變計的 25～50 倍），信噪比大,，線性和穩(wěn)定性好的特點,。如果進行適當?shù)臏囟妊a償，工作溫度為一20～120℃,。

電容式加速度傳感器

MEMS電容式加速度計的敏感元件用靜電鍵合工藝構成平板電容器,，具有頻響范圍寬，低頻直至零頻,，性能穩(wěn)定,，結(jié)構堅固，使用方便的特點,。內(nèi)置電子電路,，提供高電平,、低阻抗輸出。雖然設計的加速度測量值較低,，但是能夠承受很大的加速度沖擊,。適用于彈道監(jiān)視、結(jié)構評估,、顫振試驗,，汽車懸架和制動器試驗等應用。

伺服式加速度傳感器

伺服式加速度計即力平衡式加速度計,，其工作原理如下圖所示,。

在這種裝置中，加速度引起擺塊的輕微移動,。該移動被位置敏感元件測量,，并且通過反饋網(wǎng)絡產(chǎn)生驅(qū)動扭矩馬達的電壓，使得擺塊向回移動,，接近它的初始位置,。所需的扭矩與加速度成正比，所以用于驅(qū)動扭矩馬達的電壓就是加速度的度量,。伺服加速度計非常精準,，大量地應用于飛機導航系統(tǒng)和衛(wèi)星控制系統(tǒng)。它的線加速度測量范圍可達到 50g,，并且還可以測量角加速度,。由于其固有頻率低，通常低于200Hz,，所以主要用于靜態(tài)和低頻的測量。