加速度傳感器也被行業認識稱為慣性傳感器,加速度傳感器一般由敏感元件、交換元件、測量電路三部分組成。幾種器件構成加速度傳感器如下圖解釋一下:
加速度傳感器按照工作原理可以分為:電容式加速度傳感器,壓電加速度傳感器和壓阻式加速度傳感器。這個也主要是根據傳感器敏感元件和轉換原件的不同分為各個類型。一下就幾種類型的加速度傳感器簡單介紹一下:
電容式加速度傳感器是可以將振動位移參量的變化轉變成為電容量的變化,其基本敏感機理比較簡單。以上下極板為固定電容極板具有公共電極,中間質量塊為可動電容極板。當有外界振動時可動極板跟隨振動,從而改變電容。上下電容同時改變,但是變化方向相反,稱為差動式。電容式加速度傳感器特點是動態范圍較大,zui大位移和zui小位移之比可大,如果采用差動測量方法數值增大一倍,靈敏度高、響應時間短、穩定性好。因為結構簡單,影響穩定性的因素少、無內部和外部的各種摩擦和接觸應力誤差,對溫度變化的固有敏感性低。
而壓電傳感器的工作原理是基于某些晶體材料的壓電效應,它是一種無源式傳感器,直接將機械能轉變成電能。壓電效應分為正向壓電效應和逆向壓電效應。正向壓電效應是指當晶體受到某固定方向外力作用時,相應的在一定晶體表面產生電荷,當外力作用消失時,晶體表面的電荷也會隨著消失。當外力作用方向改變時,電荷的極性也隨之改變。晶體受力產生的電荷量與外力大小成正比。逆向壓電效應是指當某晶體沿一定方向受到電場作用時,相應的在一定晶軸方向產生機械形變或機械應力,當外加電場撤去后機械形變或機械應力也消失。
zui后壓阻式加速度傳感器原理有部分不同的是它主要由3個部分組成,包括帶質量塊的懸臂梁彈性元件,可將所要測試的加速度轉換成機械變形量,當有加速度作用時,彈性元件的zui大機械變形量就通過平膜芯片的壓阻效應轉化為惠斯登電橋的電阻變化量,并在一定的電源激勵下,實現對加速度的測量,其次是具有過載保護功能的機械結構設計。實際常用的三軸加速度傳感器用來檢測3個方向的加速度,底部玻璃基底提供加速度傳感器的高過載限位保護。壓敏電阻分布在4個懸臂梁上,將各電阻連接可以分別構成檢測3個垂直方向加速度的惠斯通電橋。當傳感器受到外界加速度a時, 質量會把加速度轉化為慣性力, 使懸臂梁發生形變,產生應力變化,導致壓敏電阻的阻值發生變化,zui后由惠斯通電橋輸出相應電壓的變化。