加速度传感器及其应用共25页
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加速度传感器工作原理及应用加速度传感器,顾名思义,是可将加速度转换为其他形式信号并得以输出的装置,那么其工作原理是什么呢?接下来我们就一起来看看吧~一、简介加速度传感器,英文名称为acceleration transducer,是一种利用感受加速度并将其转换为电信号的方式来测量加速力(加速力即指作用于物体上使物体处于加速过程中的力)的设备。
目前已在汽车安全、智能产品、游戏控制等众多领域都得到广泛的应用。
二、分类加速度计按原理的不同可分为线加速度计和角加速度计两种。
加速度传感器一般可分为压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、电容式加速度传感器和伺服式加速度传感器四种。
接下来我们就分别来看一下这六中加速度传感器的工作原理是什么样子的吧~~三、线加速度计线加速度计是利用惯性原理来进行工作的。
根据公式A=F/M,即加速度=惯性力/质量,只需对惯性力F进行测量即可得出加速度A的大小。
那么问题来了,惯性力F如何进行测量呢?可以用电磁力来平衡这个力,得出这个力与电流之间的对应关系,然后在实验中标定这个比例系数就哦啦~四、角加速度计角加速度计是利用压电效应来进行工作的,压电效应的定义如下:当存在外力加于不存在对称中心的异极晶体上时,该外力不仅会改变晶体的外在形态,还将改变其内部的极化状态,在晶体的内部建立电场,机械力改变极化状态的现象称为正压电效应。
以角加速度计为例的大多数加速度计都是利用加速度致使晶体变形的特性来进行工作的。
外力使得晶体变形,变形的同时会产生电压,因此只需计算加速度与电压的关系,即可将加速度转换成电压的形式输出。
五、压电式加速度传感器压电式加速度传感器是利用压电效应来进行工作的,当加速度计振动时,加速度发生变化,加于压电元件上的外力必然也会产生变化,若被测振动的频率远低于加速度计的固有频率,则外力的变化与加速度成正比。
六、压阻式加速度传感器压阻式加速度传感器基于MEMS硅微加工技术,具有结构简单、体积小、功耗低等诸多特点,在汽车的碰撞实验、设备的振动监测、仪器的测试等方面均有着广泛的应用。
加速度传感器及压电式传感器应用摘要:加速度传感器是一种惯性传感器,它能感受加速度并转换成可用输出信号,被广泛用于航空航天、武器系统、汽车、消费电子等。
通过加速度的测量,本文简单介绍了加速度传感器的种类、原理及相关应用并着重介绍了压电式加速度传感器。
关键词:加速度,传感器,应用一加速度传感器概况加速度检测是基于测试仪器检测质量敏感加速度产生惯性力的测量,是一种全自主的惯性测量,加速度检测广泛应用于航天、航空和航海的惯性导航系统及运载武器的制导系统中,在振动试验、地震监测、爆破工程、地基测量、地矿勘测等领域也有广泛的应用。
测量加速度,目前主要是通过加速度传感器(俗称加速度计),并配以适当的检测电路进行的,在(1~64)Hz的设备频率下典型的加速度测量范围为(0.1~10)g。
加速度传感器的种类繁多,依据对加速度计内检测质量所产生的惯性力的检测方式来分,加速度计可分为压电式、压阻式、应变式、电容式、振梁式、磁电感应式、隧道电流式、热电式等;按检测质量的支承方式来分,则可分为悬臂梁式、摆式、折叠梁式、简支承梁式等。
多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的,当输入加速度时,加速度通过质量块形成的惯性力加在压电材料上,压电材料产生的变形和由此产生的电荷与加速度成正比,输出电量经放大后就可检测出加速度大小。
下表为部分加速度计的检测方法及其主要性能特点。
(~(~(~(~(~~((~部分加速度计的检测方法及其主要性能特点从测量维数上来看,单维的加速度传感器技术比较成熟,绝大多数加速度传感器为一维型(单轴),而微惯性系统以及其他~些应用场合常常需要双轴或者三轴的加速度传感器来检测加速度矢量,目前市场上有越来越多的产品应用了双轴以及三轴加速度传感器。
如美国美新半导体有限公司(MEMSIC)开发出了用于车身控制的双轴加速度传感器,该产品的特点是没有机械可动部分,而且产品供货后的故障发生率一直控制在一位数多的ppm值。
一文深度了解加速度传感器的应用场景加速度传感器有两种:一种是角加速度传感器,是由陀螺仪改进过来的。
另一种就是线加速度传感器。
它也可以按测量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。
现在,加速度传感器广泛应用于游戏控制、手柄振动和摇晃、汽车制动启动检测、地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与分析以及安全保卫振动侦察等多种领域。
下面就举例几种应用场景,更好的认识加速度传感器。
三轴加速度传感器的应用1、车身安全、控制及导航系统中的应用加速度传感器已被广泛应用于汽车电子领域,主要集中在车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊(Airbag)、ABS 防抱死刹车系统、电子稳定程序(ESP)、电控悬挂系统等。
目前车身安全越来越得到人们的重视,汽车中安全气囊的数量越来越多,相应对传感器的要求也越来越严格。
整个气囊控制系统包括车身外的冲击传感器(Satellite Sensor)、安置于车门、车顶,和前后座等位置的加速度传感器(G-Sensor)、电子控制器,以及安全气囊等。
电子控制器通常为16位或32位MCU,当车身受到撞击时,冲击传感器会在几微秒内将信号发送至该电子控制器。
随后电子控制器会立即根据碰撞的强度、乘客数量及座椅/安全带的位置等参数,配合分布在整个车厢的传感器传回的数据进行计算和做出相应评估,并在最短的时间内通过电爆驱动器(Squib Driver)启动安全气囊保证乘客的生命安全。
通常仅靠ABS和牵引控制系统无法满足车辆在弯曲路段上的行车安全要求。
该场合下电子稳定性控制系统(ESC) 就能够通过修正驾驶员操作中的转向不足或过度转向,来控制车辆使其不偏离道路。
该系统通过使用一个陀螺仪来测量车辆的偏航角,同时用一个低重力加速度传感器来测量横向加速度。
将所得测量数据与通过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果进行比对,从而调整车辆转向以防止发生侧滑。
除了车身安全系统这类重要应用以外,目前加速度传感器在导航系统中的也在扮演重要角色。