加速度传感器ppt课件

压
电阻的阻值随应力的作用而发生变化，引起测量电桥输出电压变化，以此实现对加速
阻
度的测量。
式
加
速
度
传
感
器
原
理
图9 压阻式加速度传感器 原理图
;.
9
压阻式硅微加速度传感器的典型结构形式有很多种，已有悬臂梁、双臂梁、4梁和双岛-5 梁等结构形式。弹性元件的结构形式及尺寸决定传感器的灵敏度、频 响、量程等。质量 块能够在较小的加速度作用下，使得悬臂梁上的应力较大，提高传感器的输出灵敏度。在 大加速度下，质量块的作用可能会使悬臂梁上的应力超过 屈服应力，变形过大，致使悬 臂梁断裂。为此高gn值加速度拟采用质量块和梁厚相等的单臂梁和双臂梁的结构形式， 压 如图所示。 阻 式 加 速 度 传 感 器 构 成
;.
21
基
于
加 速
LCD1602
度
传
感
器
的
计
步
器
按键
STC89C52单 片机
速度传感器 MMA7455
图一 系统硬件结构图
;.
22
;.
23
图二 单片机最小系 统
基 于 加 速 度 传 感 器 的 计 步 器
9 r e d a 123456789 1e PH C C 01234567456 C V ^^^^^^^^^^^ C 00000000222 V PPPPPPPPPPP 12345678901234567890 22222222233333333334 )))))))))))))) ))G P N C K2 01234576543210 89O P E C 1R 111111DDDDDDDD AAR V S V AAAAAAAAAAAAAA ((P / P (((((((((((((( 01/ A 23456776543210 ..E E .............. 22L 22222200000000 PPA PPPPPPPPPPPPPP 123 .01.. 01..334567 .P33PP.... 1)PP))3333 2 PX))01PPPP21 5 1 )E234567DdTT))))LL C D 22......TXXNN01RDAAD 9 TT111111SRTIITTWRTTN 8 ((PPPPPPR((((((((XXG 1T O UA D S / 01234567890 123456789 D CI 11111111112 N PD D G SS N // G LA CD SS F p M 03 K 2 1C 03 9 1R DC 5 NC 0 GV . 11 Y1 12 K11 1RS FF pp 3132 3C3C D N G

0
x
迟滞特性
H 1 /2 H m/y a F x S 1% 00
3．重复性
y
重复性是指传感器在输入按同一 方向连续多次变动时所得特性曲 线不一致的程度。
⊿Rmax2
⊿Rmax1
重复性误差可用正反行程的最大偏
差表示，即
0 x
△Rmax1正行程的最大重复性偏差， △Rmax2反行程的最大重复性偏差。
5．智能化
对外界信息具有检测、数据处理、逻辑判断、自诊断和 自适应能力的集成一体化多功能传感器，这种传感器具有与主 机互相对话的功能，可以自行选择最佳方案，能将已获得的大 量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、高精度传输等。
汽车用传感器
1
第一章 传感器概述
§1.0传感器与检测技术的作用
历史时代： 手工化
机械化
自动化 信息化 …
生产方式：
人与简 单工具
动力机 与机械
自动测 量控制
智能机 械装置
…
…
信息流
获取
传输
处理
控制
§1.1传感器的定义
国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）的定义： 能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 （是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用 的某种物理量的测量装置。） ①传感器是测量装置，能完成检测任务； ②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等； ③输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、
R R m/a y F x S1% 00
4．灵敏度与灵敏度误差
传感器输出的变化量 y与引起该变化量的输入变化量 x之比即 为其静态灵敏度，其表达式为

10.3 半导体加速度传感器
10. 3.1半导体加速度传感器的基本结构与 工作原理
本节介绍的传感器是用于汽车防抱死制动系统的半导体加速 度传感器。它采用的是塑料外壳，另外设有传感元件，混合 集成电路以及防干扰滤波器(EMI滤波器)等。混合集成电路 块上设有低温偏置漂移型倒装式运算放大器。传感元件的结 构如图10一5所示。加速度检测部分的硅片如图10一6(a) 所示，加速度检测部分的等效电路如图10一6(b)所示。
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10.1 加速度传感器工作原理概述
传感器不动作时，在永久磁铁磁力的作用下，传感球被吸引， 维持于传感器的后部，因此触头之间处于开路状态即OFF状 态。 当碰撞后，有相当大的惯性力作用到加速度传感器上时，传 感球克服了永久磁铁的磁力，脱开永久磁铁的吸引，滚向前 方，因此，触点之间处于闭合状态，输出ON信号.
普通简称为4WD车的就是四轮驱动车，有时4个车轮大致是 同相位减速的，特别是在低μ道路上，这种趋向更加显著， 因而这种ABS控制是不可靠的，所以采用了G传感器，视道 路状态是高μ或是低μ，改变运算方法，这才是可靠的ABA 系统.
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10.1 加速度传感器工作原理概述
“陆地巡洋舰”牌车的G传感器是由两组发光二极管、光敏三 极管、信号板及变换电路构成的. 当减速度加到车身上时，由减速度所产生的惯性力使信号板 旋转，由发光二极管至光敏三极管的光通路或者畅通、或者 被隔断，由此光敏三极管或导通(ONE、或截止(OFF). 本节介绍的传感器上有两套发光二极管与光敏三极管，根据 各自的光敏三极管的ON与OFF的组合，可以将减速度分为 三个档次来检测。
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10.3 半导体加速度传感器
因为要将加速度形成的惯性力变换成位移(应变)，将半导体 硅片制成悬臂梁结构，为提高灵敏度将硅片固定端附近的一 部分作等方向腐蚀，减薄其厚度的同时，在其自由端附加有 配重。在已被腐蚀的薄层上面，为了检测应变，同时考虑到 结晶方向，配置了4个具有压电效应的应变片，配线状况， 保证它们连接成桥式电路，根据惯性力所形成的应变，压电 电阻的阻值发生变化，利用桥式电路将这种阻值的变化以电 压变化形式检测出来。此外为调整传感器的动态特性，在金 属壳内封入有硅油，传感元件结构的模型图如图10-7所示。

由图9-5可知，它采用简谐振子结构形式。激光束通过 分光器分为两束光，透射光作为参考光束，反射光作为测量 光束。当光纤感受到加速度作用时，由于质量块m对光纤的 作用，从而使光纤被拉伸，引起光程差的改变。相位改变的 激光束由单模光纤射出后与参考光束汇合产生干涉效应。激 光干涉检测器把干涉条纹的移动经光电接收器件转换为电信 号，通过信号处理电路处理后，便可在显示器上正确地显示 出加速度的测量值。
F ma
图9-1 应变式加速度传感器结构示意图
9.1.2 应变式加速度传感器的测量原理
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，质量块就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 电阻应变片感受到，并随之产生应变，从而使应变片的阻值 发生变化。这个变化经过全桥差动测量电路转变成电桥不平 衡电压输出。并且这个不平衡电压Uo的大小与被测物体的运 动加速度a成正比。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图9-2 压电式加速度传感器结构示意图
9.2.2压电式加速度传感器的测量原理
测量时，把压电加速度传感器与被测物体刚性连接，当加 速度传感器和被测物体一起受到冲击振动时，由于弹簧的刚 度很大，而质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性 很小。因此，质量块感受与传感器基座相同的振动。这样， 质量块m就有一惯性力F作用到压电元件上。由于压电效应， 便在压电元件上产生电荷q，其电荷量大小为
第9章 加速度传感器及其应用案例
9.1 应变式加速度传感器 9.2 压电式加速度传感器 9.3 电容式加速度传感器 9.4 差动变压器式加速度传感器 9.5 加速度测量显示系统案例
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9.1 应变式加速度传感器
9.1.1 应变式加速度传感器的结构