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随着科学技术的不断发展，自动化智能化一步一步走入人们生活中的每一个角落。
然而自动化与智能化的实现无疑离不开传感器。
传感器这个大家族之中，电容式传感器又占有举足轻重的位置。
电容器传感器的优点是结构简单,价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。
缺点是输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等。
本课程设计设计了一种基于MEMS的电容式测量加速度的传感器。
基于微机电系统( MEMS)技术的微机械加速度传感器具有体积小、质量轻、启动快、功耗低、易集成、可靠性好、抗过载能力强和成本低廉等诸多优点，在航空航天、汽车技术机器人技术、工业自动化、掌上电子产品等诸多领域得到了广泛的应用。
根据其敏感信号方式，可以分为微型电容式速度传感器、微型压阻式加速度传感器、微型压电式加速度、感器和微型隧道电流式加速度传感器等。
关键词：电容加速度传感器信号放大微电子机械系统第一章绪论 (3)1.1 课题研究的相关背景 (3)1.2 选题的目的和意义 (4)1.3 课题研究的内容 (5)1.4 国内外研究现状 (5)1.5 传感器目前存在的主要问题 (5)第二章结构设计 (6)2.1 微机械电容式加速度计的结构设计原则 (6)2.2 微机械电容式加速度计的三种常见结构 (6)2.3 电容式加速度传感器设计方法选择与优化 (7)2.4 电容加速度传感器结构梁的设计 (10)2.5微机械电容式加速度传感器的设计参数 (14)2.6传感器工作原理及数据计算 (16)2.7微机械加工工艺 (17)第三章测控电路 (18)3.1转换电路 (18)3.2正弦波产生电路 (19)3.3仪用放大器 (20)3.4相敏检波电路 (21)3.5滤波电路 (22)第四章技术指标 (23)4.1壳体固定要求 (23)4.2滑块与壳体接触面的光滑度要求 (23)4.3测控电路的要求 (23)第五章传感器适用范围 (23)5.1影响适用范围的因素 (23)5.2加设重力加速度传感器 (23)第六章总结与展望 (24)6.1数据关系 (24)6.2与书本上面的测加速度传感器对比 (24)第七章总结与展望 (24)7.1总结 (24)7.2展望 (24)参考文献 (25)附录1 (26)附录2 (27)附录3 (28)第一章绪论1.1 课题研究的相关背景传感器是一种应用非常广泛的设备，在各种自动控制过程中，它能迅速客观地反映出实际情况。
传感器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解传感器的基本概念、原理及分类。
2. 学生能够掌握传感器在实际应用中的选用原则和使用方法。
3. 学生能够了解传感器在生活中的广泛应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确组装、调试简单的传感器装置。
2. 学生能够运用传感器进行数据采集、处理和分析，解决实际问题。
3. 学生能够通过查阅资料、合作交流，提高传感器应用的创新能力和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对传感器技术产生兴趣，培养主动探究科学技术的热情。
2. 学生通过学习传感器知识，认识到科技发展对社会进步的推动作用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队合作中，学会尊重他人、倾听意见、分享成果，培养良好的团队合作精神。
课程性质：本课程属于科学课程，以实践性和探究性为主要特点，旨在培养学生的动手能力、创新能力及科学素养。
学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的物理基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需引导培养合作意识和解决问题的能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践和合作交流，提高学生的科学素养和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 传感器的基本概念与原理- 传感器的定义、功能及分类- 常见传感器的原理介绍（如温度传感器、光敏传感器、声音传感器等）2. 传感器的选用与使用方法- 传感器的选用原则- 传感器连接电路的搭建与调试- 传感器在实际应用中的注意事项3. 传感器在生活中的应用案例- 自动门控制系统- 温湿度监测系统- 火灾报警系统4. 数据采集、处理与分析- 传感器数据采集的方法与设备- 数据处理与分析的基本步骤- 数据可视化展示5. 传感器创新实践- 设计简单的传感器应用项目- 制作传感器装置，解决实际问题- 团队合作、交流与分享教学内容安排与进度：第一课时：传感器基本概念与原理，介绍教材相关章节内容第二课时：传感器的选用与使用方法，结合教材实例进行分析第三课时：传感器在生活中的应用案例，参观或观看相关视频资料第四课时：数据采集、处理与分析，实践操作与讨论第五课时：传感器创新实践，分组进行项目设计与实施三、教学方法本课程将采用以下多元化的教学方法，以激发学生的学习兴趣，提高教学效果：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，讲解传感器的基本概念、原理、选用原则等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。
传感器相关的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解传感器的定义、分类和工作原理，掌握常见传感器的特点及应用场景。
2. 使学生了解传感器在智能控制系统中的作用，掌握传感器信号的采集、处理和传输方法。
3. 帮助学生掌握传感器相关的基础电路，如信号放大、滤波和线性化等。
技能目标：1. 培养学生运用传感器进行数据采集和简单智能控制系统搭建的能力。
2. 培养学生分析传感器性能和选用合适传感器解决实际问题的能力。
3. 提高学生动手实践能力，学会使用传感器相关仪器和设备。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术的兴趣和求知欲，激发创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合。
3. 增强学生的团队合作意识，学会在团队中分工合作、共同解决问题。
课程性质：本课程为学科拓展课程，以实践为主，理论联系实际，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于初中或高中阶段，具备一定的物理知识和实验技能，对新技术和新事物充满好奇。
教学要求：结合传感器技术发展趋势，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养学生解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，充分调动学生的积极性，鼓励学生主动探究、创新实践。
通过本课程的学习，使学生能够掌握传感器相关知识，具备初步的智能控制系统设计能力。
二、教学内容1. 传感器基础知识- 传感器的定义、分类和工作原理- 常见传感器（如温度传感器、湿度传感器、光敏传感器等）的特点及应用场景2. 传感器在智能控制系统中的应用- 传感器信号采集、处理和传输方法- 传感器与微控制器的接口技术3. 传感器相关电路- 信号放大、滤波和线性化电路- 传感器信号处理电路的设计与搭建4. 实践操作- 使用传感器进行数据采集和简单智能控制系统搭建- 分析传感器性能，选用合适传感器解决实际问题5. 教学案例与拓展- 结合教材中的实例，进行传感器应用案例分析- 介绍传感器技术的发展趋势和新兴应用领域教学大纲安排：第一周：传感器基础知识学习第二周：常见传感器特点及应用场景分析第三周：传感器信号采集、处理和传输方法学习第四周：传感器相关电路设计与搭建第五周：实践操作（数据采集与智能控制系统搭建）第六周：教学案例与拓展，总结与反思教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中传感器相关章节紧密关联，涵盖传感器的定义、分类、工作原理以及应用等方面，旨在帮助学生系统地掌握传感器知识，提高实际操作能力。
课程设计说明书题目：压电式加速度传感器的设计学院（系）：电气工程学院课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
目录示例目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章电路仿真及准备作 (3)第4章压电式加速度传感器的参数设计及计算 (12)4.1 结构设计 (12)4.2 电容设计与计算 (12)4.3 其他参数的计算 (12)第5章误差分析 (13)第6章结论 (14)心得体会 (14)参考文献 (15)第一章摘要传感器是一门集合多种科学技术的科学，它利用各种原理如光电效应、压电效应,等等的原理，来根据被测物体的变化来反映待测量的变化的科学。
传感器是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。
现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。
传感器的使用也越来普遍，在当今社会里起到了很大的作用，与此同时传感器的技术要求也在不断提高，对传感器的设计，性能，功能提出了更高的要求，显而易见传感器在以后的社会发展中将会起到越来越重要的作用。
压电式传感器是基于压电效应的传感器。
压电效应是一种能实现机械能与电能相互转换的效应，当有力作用于压电元件上时，压电元件会产生电荷，传感器中利用电荷放大电路，将电荷的变化表现到电压的变化，从而来确定待测物体的运动状态。
经过一定转换电路来实现我们所需要的测量的输出。
压电式传感器的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。
缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
第二章引言压电式传感器是基于压电效应的传感器，就要求必须将电荷的变化通过电路来表现出来，这就要求将电荷的变化转换成电路中电流的变化或者电压的变化，此时必须用到电荷放大电路来实现。
电荷放大电路是压电传感器的核心电路，它将电荷的变化转换电压的变化，从而实现了测量的意义，可以根据电压的变化来判断被测物体的变化或者运动状态。
一．传感器设计1、应变式加速度传感器简介能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置，称为传感器，通常由敏感元件和转换元件组成。
应变式加速度传感器是一种低频传感器，由弹性梁，质量块，应变片及电桥等组成，质量块在加速度作用下，产生惯性力使弹性梁变形，引起应变片阻值发生变化，通过电桥来获取信号，是车辆振动测量常用传感器。
2应变式加速度传感器结构在这种传感器中,质量块支撑在弹性体上,弹性体上贴有应变片（图1）。
测量时,在质量块的惯性力作用下,弹性体产生应变,应变片把应变变为电阻值的变化，最后通过测量电路输出正比于加速度的电信号。
弹性体做成空心圆柱形增加传感器的固有振动频率和粘贴应变片的表面积。
另一种结构形式为悬臂梁式，弹性振梁的一端固定于外壳，一端装有质量块。
应变片贴在振梁固定端附近的上下表面上。
振梁振动时，应变片感受应变。
应变片可在测量电路中接成差动桥式电路。
应变片加速度计也适用于单方向（静态）测量。
用于振动测量时,最高测量频率取决于固有振动频率和阻尼比,测量频率可达3500赫。
下图是传感器结构图图1传感器结构简图Ebh H = R - R2- ⎪3 应变式加速度传感器特点这种结构灵敏度高，但体积较大，实际应用中需要硅油提供大的阻尼力应变式振动传感器的主要优点是低频响应好，可以测量直流信号（如匀加速度）。
4.计算设计：设计步骤根据设计指标估计如下结构参数： 梁长度：L (mm):11 梁宽度：b (mm):5 梁厚度：h (mm):0.5 质量块半径：r (mm):3 质量块厚度：c (mm):4 许用应力系数取：0.55；梁根部最大应变：ε max≤400 (μ ε )。
基本原理：质量块 M 在加速度 a 作用下产生惯性力： F = Maa梁在惯性力的作用下产生应变： ε = 6Lx x2Fa应变引起应变片阻值变化Δ R ，电桥失去平衡而输出电压，通过测量电压可求得 加速度。
计算梁的最大挠度挠度反映梁质量块的活动空间⎛ B ⎫2 ⎝ 2 ⎭(mm) w = ( R - H ) - (c + 0.5h) (mm)wmax< w 0(mm)6x=1.5929⨯ 10 -4 (ε/g ) x =3.1857e-006(ε/g ) Ebh 2如图所示，代入 R=7，B=6，c=4,h=0.5,得 H= 6.7544e-004mm, w =0.0021mm壳体质量： m =壳体体积 ⨯ 壳体材料密度 0质量块质量： m =质量块体积 ⨯ 质量块材料密度1弹性梁质量： m = 梁体积 ⨯ 梁材料密度(g) 2 硅油质量： m = 充油空间 ⨯ 硅油密度3质量块等效质量： M = m +m2(kg )1由上面给出的数据，可得 m =1.8g ， m =0.216g12得 M=0.0105kg 。
传感器实训课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解传感器的基本原理，掌握不同类型传感器的功能、特点及应用场景。
2. 使学生掌握传感器实训操作流程，了解传感器在实际工程项目中的应用。
3. 帮助学生了解传感器技术在智能控制系统中的重要性，理解传感器与物联网技术的关系。
技能目标：1. 培养学生动手操作传感器的能力，能够独立完成传感器实训任务。
2. 培养学生分析传感器数据、处理传感器故障的能力，提高问题解决能力。
3. 培养学生团队协作能力，能够在小组项目中共同完成任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对传感器技术的兴趣，提高学习积极性，培养科技创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。
3. 增强学生的环保意识，认识到传感器在节能减排方面的作用，培养学生的社会责任感。
课程性质：本课程为实践性课程，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生具备一定的物理知识和电子技术基础，对传感器技术有一定了解，但实际操作经验不足。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的实践操作能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生互相学习、共同进步。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 传感器原理及分类：介绍传感器的基本原理，如光电效应、磁电效应等；讲解不同类型传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等的工作原理和应用场景。
2. 传感器实训操作：详细讲解实训操作流程，包括传感器选型、安装、调试及数据采集等环节。
3. 传感器应用案例分析：结合教材案例，分析传感器在智能家居、工业自动化、环境监测等领域的应用。
4. 传感器与物联网技术：介绍传感器技术与物联网的关系，探讨传感器在物联网系统中的作用。
5. 传感器故障处理与数据分析：教授学生如何分析传感器数据，处理常见故障，提高传感器使用效果。
传感器技术的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的定义、分类和工作原理，掌握传感器在工程和日常生活中的应用。
2. 学生能够描述不同类型传感器的特点，例如温度传感器、压力传感器、光传感器等，并解释其工作过程。
3. 学生能够运用传感器的基本原理，分析简单电路中传感器的功能及相互协作的关系。
技能目标：1. 学生通过实验操作和数据分析，培养实际操作传感器和处理信息的能力。
2. 学生能够设计简单的传感器应用电路，解决实际问题，提升创新实践能力。
3. 学生通过小组合作，学会交流想法、分享信息，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习传感器技术，激发对物理科学的兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生能够在学习过程中认识到传感器技术对于社会发展的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生通过课程学习，培养细心观察生活、发现问题的习惯，形成科学、严谨的学习态度。
二、教学内容本课程以《物理》课本中传感器技术相关章节为基础，涵盖以下教学内容：1. 传感器技术概述：介绍传感器的定义、作用、分类和工作原理，结合实际案例展示传感器的应用领域。
2. 常见传感器及其特性：- 温度传感器：热敏电阻、热电偶等；- 压力传感器：应变片、硅压阻等；- 光传感器：光敏电阻、光电二极管等；- 其他传感器：湿度传感器、磁敏传感器等。
3. 传感器应用电路设计：- 简单传感器电路分析；- 传感器信号处理方法；- 结合实际问题，设计简单的传感器应用电路。
4. 传感器实验操作与数据分析：- 安排实验课程，让学生动手操作传感器；- 收集、整理和分析实验数据，培养学生实际操作能力和数据处理能力。
5. 传感器技术发展趋势与未来展望：- 介绍传感器技术的发展趋势；- 探讨传感器技术在未来各领域的应用前景。
教学内容安排和进度：第一课时：传感器技术概述；第二课时：常见传感器及其特性；第三课时：传感器应用电路设计；第四课时：传感器实验操作与数据分析；第五课时：传感器技术发展趋势与未来展望。
传感器有关的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解传感器的定义、分类和工作原理；2. 学生能够掌握传感器在现实生活中的应用，如温度、湿度、光强等物理量的检测；3. 学生能够了解传感器在物联网技术中的重要作用。
技能目标：1. 学生能够正确使用传感器进行数据采集，并进行简单的数据处理；2. 学生能够运用所学的传感器知识，设计简单的自动控制系统；3. 学生能够通过实验操作，培养观察、分析和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到传感器技术在科技发展中的重要性，增强对科技创新的兴趣；2. 学生能够体会到传感器技术在生活中的广泛应用，提高社会责任感和环保意识；3. 学生能够在合作学习中培养团队精神和沟通能力，树立勇于探索、积极进取的人生态度。
课程性质：本课程为科学课程，结合物理知识和实践操作，让学生在掌握基本理论知识的同时，提高实践能力。
学生特点：六年级学生具有一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢探索未知事物，但注意力容易分散，需要结合实际操作和趣味性教学。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，运用生动形象的语言和实验，引导学生主动参与，培养学生的学习兴趣和动手能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，使每个学生都能在课程中收获知识、提高能力。
通过分解课程目标，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 传感器基础知识：- 传感器的定义、作用和分类；- 常用传感器的工作原理及其特点。
2. 传感器在实际应用中的案例分析：- 温度传感器在恒温控制器中的应用；- 湿度传感器在智能家居系统中的作用；- 光强传感器在自动照明系统中的应用。
3. 传感器在物联网技术中的应用：- 物联网基本概念介绍；- 传感器在物联网数据采集、传输和处理中的作用；- 传感器网络在智能城市、智能家居等领域的应用案例。
4. 传感器实验操作：- 使用温度传感器进行温度监测实验；- 使用湿度传感器进行湿度检测实验；- 使用光强传感器进行光照强度检测实验。
一、设计要求1、功能与用途加速度传感器在现代生产生活中被应用于许许多多的方面，如手提电脑的硬盘抗摔保护，另外一个用处就是目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候的手部的振动，自动调节相机的聚焦。
而这些产品中由于要求对温度的干扰有很大的免疫力，其中采用的都是压电式加速度传感器。
压电加速度传感器还应用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面，灵敏度是压电加速度传感器应用时候要考虑到的重要因素之一。
概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
2、指标要求分别用压电式传感器、电阻应变式传感器、电容传感器实现加速度的测量将非电量转化为电量输出。
二、设计方案及其特点依据压电效应、电阻应变效应以电容相关的物理参数及性质随外力而变化的特性，可制作成压电式加速度传感器、电阻应变式加速度传感器及电容式加速度传感器。
三种加速度传感器的设计及特点分别叙述如下：1、方案一压电式加速度传感器压电加速度测量系统结构框图如图1图1压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件,是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。
这些压电材料,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,内部就产生极化现象 ,同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷;当外力去掉后 ,又重新恢复不带电的状态;当作用力的方向改变时 ,电荷的极性也随着改变。
电信号经前置放大器放大 ,即可由一般测量仪器测试出电荷(电压)大小 ,从而得出物体的加速度加速度计的使用上限频率取决于幅频曲线中的共振频率图2。
方案二 电阻应变式加速度传感器应变式加速度传感器主要用于物体加速度的测量。
其基本工作原理是：物体运动的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比，即a=F/m 。
图3中1是等强度梁，自由端安装质量块2，另一端固定在壳体3上。
等强度梁上粘贴四个电阻应变敏感元件4 。
测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用， 使悬臂梁变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化。
电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压， 即可得出加速度a 值的大图2 压电式加速度计的幅频特性曲线32141—等强度梁；2—质量块；3—壳体；4—电阻应变敏感元体图3 应变式加速度传感器结构小。
2、方三 电容式加速度传感器 电容加速度测量系统结构框图如图4所示：测量振动体相对于大地或惯性空间的运动，通常采用惯性式测振传感器。
惯性式测振传感器种类很多，用途广泛。
加速度传感器的类型有压阻式、压电式和电容式等多种，其中电容式加速度传感器具有测量精度高，输出稳定，温度漂移小等优点。
而电容式加速度传感器实际上是变极距差动电容式位移传感器配接“m -k-c”系统构成的。
其测量原理是利用惯性质量块在外加速度的作用下与被检测电极间的空隙发生改变从而引起等效电容的变化来测定加速度的。
三、加速度传感器工作原理1、压电式加速度传感器如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F ，陶瓷片将产生压缩形变（图中虚线），片内的正、负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小。
当压力撤消后，陶瓷片恢复原状(这是一个膨胀过程)，片内的正、负电荷之间的距离变大，极化强度也变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。
这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。
Y 压电陶瓷力与电荷之间的关系式：F d Q 33 (1) 式中： 33d —— 压电陶瓷的压电系数； F ——作用力。
当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时,压电元件受质量块惯性的作用 ，根据牛顿第二定律，此惯性力是加速度的函数。
设质量块作用于压电元件的力为上F ，支座作用于压电元件的力为 下F ，则有1C 1C 25d 1d 2431—固定电极；2—绝缘垫；3—质量块；4—弹簧；5—输出端；6—壳体图 4 电容加速度测量系统结构框(2)式中 M 为质量块质量; m 为晶片质量; a 为物体振动加速度。
2、电阻应变式加速度传感器导体或半导体材料在受到外界力作用时，产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使其阻值发生变化的现象称为“应变效应”。
导体或半导体的阻值随其机械应变而变化的道理很简单，因为导体或半导体的电阻LR Sρ=（5）与电阻率及其几何尺寸有关，当导体或半导体受到外力作用时，这三者都会发生变化，从而引起电阻的变化。
外界作用力与加速度成正比，由此可测得加速度的大小。
当金属丝受拉力作用时ρ,L ,S 相应变化为d ρ,dL ,dS ，因而引起电阻变化为dR 。
对（5）式全微分可得:(6)两边同除以R ，把LR Sρ=，2dS rdr π=带入的电阻相对变化量为： (7)由材料力学可知轴向应变和径向应变的关系可表示为:(8)综合上式得: (9)灵敏度 ： (10)K s 称为金属丝的灵敏系数，表示金属丝产生单位应变时，电阻相对变化的大小。
显然，K s 越大，单位应变引起的电阻相对变化越大，故越灵敏。
半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变化为：(11) (12)用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化， 同时应变片电阻值也发生相应变化。
当测得应变片电阻值变化量为ΔR 时，便可得到被测对象的应变值， 根据应力与应变的关系，得到应力值σ为2d d d d l l R l S S S Sρρρ=-+d d d d 2R l r Rl r ρρ=-+y x εμε=-x d d (12)R R ρμερ=++s x xd /d /(12)R R K ρρμεε==++a)m M (+=下F x d d (12)R R ρμερ=++εσE = (13) 由此可知加速度正比于应力，应力值正比于应变，而应变又正比于电阻值的变化，所以应力正比于电阻值的变化。
这就是利用应变片测量的基本原理。
2、电容式加速度传感器由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，其电容量为 ：(14) 式中: ε——电容极板间介质的介电常数，r εεεo =，其中o ε为真空介电常数，r ε极板间介质的相对介电常数； A ——两平行板所覆盖的面积；d ——两平行板之间的距离。
1图中 ,K A 为运算放大器增益。
,根据运算放大器理论和电路理论得电荷量为 f O i i c i C U U C C Ca U Q )()(-+++= （15） 式中 f C 为反馈电容。
将 i K O U A U -= 代入式（15）得Cf图6 压电传感器在测量系统中的实际等效电路d AC ε=c a KO CCQ AU(+=（16）式(16)可表示为o QU-=（17）由式(17)可知，电荷放大器的输出电压与传感器的电荷量成正此,并且与电缆分2、电阻应变式第一桥臂R1为应变片，当受应变时，若应变片电阻变化为R，其它桥臂固定不变，电桥输出电压0OU≠，则电桥不平衡，输出电压为：314R R∆=UoILE311oRR RU⎛⎫+∆图7 电阻应变式传感器在测量系统中的实际等效电路如图8所示，C1、C2为传感器的两个差动电容。
电桥的空载输出电压为21212C C C C U U O +-⋅= (21) 对变极距型电容传感器，代入上式得));(21δδεδδε∆+=∆-=O O O O A C A C (22)电容传感器的容抗很高，特别是电源频率较低时，容抗更高。
因此应选用绝缘性能很好的陶瓷、石英、聚四氟乙烯等材料作为两极板之间的支架，可大大提高两极板之间的漏电组。
当然，适当的提高激励电源的频率也可以降低对材料绝缘性能的要求。
五、总结压电加速度传感器是基于某些介质材料的压电效应 , 是典型的有源传感器 ,当材料受力作用而变形时 , 其表面会有电荷产生 ,从而实现加速度的测量。
压电加速度测量系统的优点是量程大 ,体积小 ,质量轻 ,结构简单;且系统中增加了温度补偿 ,解决了普通压电加速度传感器受温度影响大的缺点 ,提高了它的性能和可靠性 ,可广泛应用于各种动态力、 机械冲击与振动等测量领域 ,具有良好的开发前景与应用价值。
电容传感器广泛的应用于多种检测系统中 ,用以测量诸如液位、压力、位移、加速度等物理量。
电容式传感器结构简单，易于制造，易于保证高的精度，可以做得非常小巧，以实现某些特殊的测量，温度稳定性以及动态响应性好；但其容量受其电极的几何尺寸等限制，使传感器的输出阻抗很高，因此传感器的负载能力很差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象，必须采取屏蔽措施，这就对电容测量电路提出了更高的要求。
随着科学技术的迅猛发展 ,非物理量的测试与控制技术 ,已越来越广泛地应用于生产生活的各个技术领域。
目前 ,越来越多的新型传感器 出现在我们的生活中 ,传感器的发展前景真是潜力无穷 。
图8 压电传感器在测量系统中的实际等效电路参考文献[1] 黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].北京：高等教育出版社，1999[2]谢文和.传感技术及其应用[M].北京：高等教育出版社，2004[3] 雪文.传感器原理及应用[M].北京：北航出版社，2004[4]吕泉. 现代传感器原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2006.[5]熊诗波、黄长艺，机械工程测试技术基础[M]东北石油大学课程设计成绩评价表指导教师：2010年7 月16日........忽略此处.......。
