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振动试验中加速度传感器的选择导语：振动试验中，我们对控制点、监测点等的振动量值大多是通过加速度传感器采样得到的，该数值的正确性、可信性，直接影响到对试验的结果的判定。
影响振动试验中振动量值的正确获得，除了与传感器的安装位置、试件的安装等外，还跟传感器的技术指标有关，它是得到振动量值的最直接也是最重要的单元之一。
本文结合理论及实际经验，介绍振动试验中压电式加速度传感器的选择。
振动试验中，我们对控制点、监测点等的振动量值大多是通过加速度传感器采样得到的，该数值的正确性、可信性，直接影响到对试验的结果的判定。
影响振动试验中振动量值的正确获得，除了与传感器的安装位置、试件的安装等外，还跟传感器的技术指标有关，它是得到振动量值的最直接也是最重要的单元之一。
本文结合理论及实际经验，介绍振动试验中压电式加速度传感器的选择。
1.灵敏度压电式加速度传感器的灵敏度有两种表示方法，一个是电荷灵敏度Sq，另一个是电压灵敏度Sv，其电学特性等效电路如图1。
图1压电式加速度传感器的是电学特性等效电路压电片上承受的压力为F1=ma，在压电片的工作表面上产生的qa 与被测振动的加速度a成正比：即展开剩余85%Qa=Sqa其中，比例系数Sq就是压电式加速度传感器的电荷灵敏度，量纲是[pC/ms²]。
传感器的开路电压：Ua=Qa/Ca式中，Ca为传感器的内部电容量，对于一个特定的传感器来说，Ca为一个确定值。
所以也就是说，加速度传感器的开路电压Ua也与被测加速度a成正比，比例系数Sv就是压电式加速度传感器的电压灵敏度，量纲是[mV/ms²]。
Ua=(Sq/Ca)*a在压电式加速度传感器的使用说明书上所标出的电压灵敏度，一般是指在限定条件下的频率范围内的电压灵敏度Sv。
在通常条件下，当其它条件相同时，几何尺寸较大的加速度传感器有较大的灵敏度。
使用说明书上还会给出最小加速度测量值，也称最小分辨率，考虑到后级放大电路噪声问题，应尽量远离最小可能值，以确保最佳信噪比。
车载测试中的传感器选择与校准车载测试是对汽车性能和安全性进行评估的重要环节，而传感器则是车载测试中至关重要的组成部分。
本文将探讨车载测试中传感器的选择与校准的重要性，并介绍一些常用的传感器类型和校准方法。
一、传感器的选择1. 传感器的类型车载测试中常用的传感器类型包括加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、温度传感器等。
加速度传感器用于测量车辆加速度、制动力和悬挂系统的运动状态；角速度传感器则用于测量车辆的转向动态和稳定性；压力传感器通常用于测量发动机油压、刹车液压等；温度传感器则用于监测发动机温度和环境温度等。
2. 传感器的性能指标在选择传感器时，需要考虑传感器的量程、精度、可靠性和响应速度等性能指标。
量程指传感器能够测量的最大值，精度指传感器输出数值与实际值的偏差，可靠性指传感器的稳定性和耐用性，响应速度则指传感器对输入信号变化的快速反应能力。
3. 传感器的适应性不同的车型和车辆部件对传感器的要求有所不同，因此在选择传感器时需要考虑其适应性。
例如，高性能赛车可能需要更高精度和更快的响应速度的传感器，而普通乘用车则更注重传感器的稳定性和可靠性。
二、传感器的校准1. 传感器校准的重要性传感器的校准是保证车载测试准确性的关键步骤。
校准可以消除传感器的偏差和漂移现象，将传感器输出与实际值对应。
“零点校准”可以使传感器在无应力状态时输出为零，“标定”可以通过已知输入值来确定传感器的输出特性。
2. 传感器校准的方法传感器的校准可以采用实验室校准和现场校准两种方法。
实验室校准通常由专业机构或供应商进行，使用标准仪器和设备来对传感器进行精确校准。
而现场校准则是在实际测试环境下进行的，利用实际工况或已知状态来校准传感器。
3. 传感器校准的周期传感器的校准并非一劳永逸，其性能会随时间和使用状况的变化而发生漂移。
因此，定期校准是确保传感器准确性的必要措施。
校准周期可以根据传感器的稳定性和厂商要求来决定。
三、结论在车载测试中，传感器的选择和校准对于测试结果的准确性和可靠性至关重要。
压电型式的加速度计是振动测试的最主要传感器。
虽然压电型加速度计的测量范围宽，但因市场上此类加速度计品种繁多，所以给正确的选用带来一定的难度。
作为选用振动传感器的一般原则：正确的选用应该基于对测量信号以下三方面的分析和估算。
压电型式的加速度计是振动测试的最主要传感器。
虽然压电型加速度计的测量范围宽，但因市场上此类加速度计品种繁多，所以给正确的选用带来一定的难度。
作为选用振动传感器的一般原则：正确的选用应该基于对测量信号以下三方面的分析和估算。
a.被测振动量的大小b.被测振动信号的频率范围c.振动测试现场环境以下将针对上述三个方面并参照传感器的相关技术指标对具体的选用作进一步地讨论。
传感器的灵敏度与量程范围传感器的灵敏度是传感器的最基本指标之一。
灵敏度的大小直接影响到传感器对振动信号的测量。
不难理解，传感器的灵敏度应根据被测振动量（加速度值）大小而定，但由于压电加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比，所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。
大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小，例如当振动位移为1mm，频率为1 Hz 的信号其加速度值仅为0.04m/s2（0.004g）；然而对高频振动当位移为0.1mm，频率为10 kHz的信号其加速度值可达4 x 10 5m/s2 （40000g）。
因此尽管压电式加速度传感器具有较大的测量量程范围，但对用于测量高低两端频率的振动信号，选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计。
最常用的振动测量压电式加速度计灵敏度，电压输出型（IEPE 型）为50——100 mV/g，电荷输出型为10 ——50 pC/g。
加速度值传感器的测量量程范围是指传感器在一定的非线性误差范围内所能测量的最大测量值。
通用型压电加速度传感器的非线性误差大多为1%。
作为一般原则，灵敏度越高其测量范围越小，反之灵敏度越小则测量范围越大。
如何选择合适的加速度计传感器技术选择选择传感器的第一步就是确定你要做什么种类的测试测量。
确定测量种类是传感器技术选择的第一步。
在加速度测试测量领域有三种被广泛使用的技术。
压电式加速度计是在测试测量领域最被广泛使用的加速度计。
这种压电式加速度计提供了非常宽的测量频率范围（几HZ到30KHZ）以及非常多的灵敏度，重量，大小及形状选择范围。
压电加速度计可以考虑使用在冲击及振动的测量。
压电加速度计可以以电荷输出或电压输出，本文后面会有介绍。
压阻加速度计的灵敏度通常比较小，因此非常适合冲击测量。
他们同样也被广泛使用在汽车碰撞测试。
因为他们的低灵敏度，他们很少用来进行振动的测量。
压阻传感器通常具有很宽的频带以及频率响应可以低到零HZ（经常叫DC响应）或到稳定状态，所以他们可以用来测量长时间的瞬变现象。
变电容传感器是传感器中的比较新的技术。
向压阻加速度计一样，他们也是DC响应。
变电容传感器的灵敏度比较高，频带比较窄以及出色的温度稳定性。
变电容加速度计非常适用于低频振动，运动以及稳态加速度。
测试测量类型在本节中将会讲述一些基本的测试测量类型，然后在本文后面会有详细的介绍。
在本文中，加速度测试测量被分成以下几种类型：振动：一个物体以某一平衡点为基准做震荡运动就被认为是振动。
振动通常在运输工具及航天航空的环境下可以找到或被一个振动器系统激励的运动。
冲击：对物体的一个突然的瞬态激励，它通常会激起物体的共振。
运动：本文中运动被定义为慢速移动时间，比如机械手的移动或汽车悬浮测量。
地震：这个也是运动或说是低频振动。
这种测试测量通常需要特别的低噪-高分辨率加速度计。
当测试测量类型确定后，读者可以直接去你需要的测试测量类型章节浏览，或浏览其他不同的测试测量类型。
总则在进入各种加速度计技术及应用之前，先浏览一下这里的一些总体上的考虑因素。
在选择加速度计时，频率响应是一个非常关键的参数。
这个参数通常定为参考频率（通常100HZ）的±5%偏差的频率范围。
传感器的选用方法传感器的品种很多，对于同一种被测物理量，可选不同的传感器。
例如，被测物理量是位移，可以选电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、数字式传感器等。
当然，选用传感器时应考虑的因素很多，但选用时不一定能满足所有要求，应根据被测参数的变化范围、传感器的性能指标、环境等要求选用，侧重点有所不同。
通常，选用传感器应从以下几个方面考虑。
1、确定传感器类型在进行一项具体的测量工作之前，首先要分析和掌握被测对象和现场的工作环境，根据这些条件来确定选用的传感器类型。
被测对象的特点包括被测量的性质、状态、测量范围、幅值和频带、测量速度、精度、过载的幅度和出现的频率等。
工作现场工作环境包括温度、湿度、气压、能源、污染、噪声、电磁场及辐射干扰等。
2、传感器技术指标（1）线性范围与量程传感器的线性范围是指传感器的输出与输入成直线关系的范围。
从理论上讲，在线性范围内，灵敏度保持定值。
传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。
选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。
但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。
当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。
在确定量程时，还应考虑到输入量可能发生的瞬间突变导致的过载量。
（2）灵敏度通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。
因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于后部电路对信号进行处理。
但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，同时被系统放大，容易使测量系统进入非线性区，影响测量精度。
因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入干扰信号。
（3）精度精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。
但一般情况，传感器的精度越高，其价格越高。
加速度传感器的原理及其选型方法
加速度传感器的原理是基于牛顿第二定律，即力等于质量乘以加速度。
传感器内部有一个质量块，当物体加速时，质量块会受到一个力，从而产
生一个与加速度成正比的电信号。
这个电信号可以被读取和分析，从而得
到物体的加速度。
选型加速度传感器时，需要考虑以下几个因素：
1.测量范围：加速度传感器的测量范围是指它可以测量的最大加速度。
根据应用需求选择适当的测量范围，以确保传感器可以准确地测量所需的
加速度。
2.灵敏度：加速度传感器的灵敏度是指它可以检测到的最小加速度变化。
灵敏度越高，传感器可以检测到更小的加速度变化。
在选择传感器时，需要考虑应用中所需的精确度和灵敏度。
3.频率响应：加速度传感器的频率响应是指它可以测量的加速度变化
的最高频率。
根据应用需求选择具有适当频率响应的传感器，以确保传感
器可以捕捉到所需的高频加速度变化。
4.温度特性：加速度传感器的性能可能会受到温度变化的影响。
在选
择传感器时，需要考虑传感器在不同温度下的性能表现，以确保传感器在
所需的温度范围内能够提供准确的测量结果。
5.接口类型：加速度传感器可以采用不同的接口类型，如模拟输出、
数字输出或无线输出。
根据应用需求选择适当的接口类型，以便传感器可
以与其他设备进行通信和集成。
综上所述，选型加速度传感器时需要考虑测量范围、灵敏度、频率响应、温度特性和接口类型等因素。
根据应用需求选择适当的传感器，以确保能够获得准确可靠的加速度测量结果。
选购加速度传感器的注意事项加速传感器是一种能够测量加速力的电子设备。
加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。
加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。
一般加速传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。
由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。
当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。
虽然加速传感器的原理看似简单，但是在选购加速度传感器的时候，还是仍有一些需要注意的细节，一下就简单跟大家分享几点。
模拟输出vs数字输出这个是最先需要考虑的。
这个取决于你系统中和加速度传感器之间的接口。
一般模拟输出的电压和加速度是成比例的，比如2.5V对应0g的加速度，2.6V对应于0.5g的加速度。
数字输出一般使用脉宽调制(PWM)信号。
如果你使用的微控制器只有数字输入，比如BASICStamp，那你就只能选择数字输出的加速度传感器了，但是问题是你必须占用额外的一个时钟单元用来处理PWM信号，同时对处理器也是一个不小的负担。
如果你使用的微控制器有模拟输入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常简单的使用模拟接口的加速度传感器，所需要的就是在程序里加入一句类似"acceleration=read_adc()"的指令，而且处理此指令的速度只要几微秒。
测量轴数量对于多数项目来说，两轴的加速度传感器已经能满足多数应用了。
对于某些特殊的应用，比如UAV，ROV控制，三轴的加速度传感器可能会适合一点。
最大测量值如果你只要测量机器人相对于地面的倾角，那一个±1.5g加速度传感器就足够了。
但是如果你需要测量机器人的动态性能，±2g也应该足够了。
要是你的机器人会有比如突然启动或者停止的情况出现，那你需要一个±5g 的传感器。
加速度传感器原理与使用选择
在选择加速度传感器时，需要考虑以下几个因素：
1.测量范围：加速度传感器的测量范围是指它可以测量的加速度的最大值和最小值。
根据需要测量的物体运动状态，选择合适的测量范围。
2.精度：精度是指传感器测量结果与真实值之间的偏差。
通常以百分比或者最大偏差来表示。
选择精度较高的传感器可以提高测量结果的准确性。
3.输出类型：加速度传感器的输出类型可以是模拟信号或数字信号。
根据系统的要求和接口的兼容性，选择合适的输出类型。
4.尺寸和重量：加速度传感器尺寸和重量的大小对于特定应用场景很重要。
如果应用场景对于尺寸和重量有限制，选择体积小、重量轻的传感器。
5.工作温度范围：加速度传感器的工作温度范围是指它可以正常工作的环境温度范围。
根据应用场景的温度条件，选择具有合适工作温度范围的传感器。
6.耐久性和可靠性：加速度传感器需要具有较好的耐久性和可靠性，以保证长时间稳定工作。
选择经过可靠性测试和具有较长使用寿命的传感器。
7.电源和功耗：加速度传感器需要供电才能正常工作，而不同的传感器的电源要求和功耗也会有所不同。
根据系统的电源供给和功耗限制，选择合适的传感器。
总之，选择合适的加速度传感器需要综合考虑以上几个因素，根据应用场景的需求和约束条件来进行选择。
如何选用加速度传感器
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。
加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。
加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。
加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的。
另一种就是线加速度计。
一、加速度传感器的原理及技术
线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(惯性力)/M(质量) 我们只需要测量F就可以了。
怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。
就可以得到 F对应于电流的关系。
只需要用实验去标定这个比例系数就行了。
多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。
一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。
当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如压阻技术，电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量，并用相关电路转化成电压输出。
每种技术都有各自的优势和问题。
压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快，加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。
由于安全性越来越成为汽车制造商的卖点，这种附加系统也越来越多。
压阻式加速度传感器在欧洲市场的速度最快，因为欧洲是许多安全气囊和汽车生产企业的所在地。
压电技术主要在工业上用来防止机器故障，使用这种传感器可以检测机器潜在的故障以达到自保护，及避免对工人产生意外伤害，这种传感器具有用户（尤其是质量行业的用户）所追求的可重复性、稳定性和自生性。
但是在许多新的应用领域，很多用户尚无使用这类传感器的意识，销售商冒险进入这种尚待开发的市场会麻烦多多，因为终端用户对
使用这种传感器而带来的问题和解决方法都认识不多。
如果这些问题能够得到解决，将会促进压电传感器得到更快的发展。
电容传感器有望有一个强劲的增长，来自欧洲和北美洲的汽车业和工业用户是这些产品的主要购买者。
汽车行业使用电容式传感器主要用于安全系统、轮胎磨损监测、惯性刹车灯、前灯水准测量、安全带伸缩、自动门锁和安全气囊。
对于设计人员来说，电容式传感器是非常有吸引力的，因为它无需接触待测物，所以不必挤进狭窄的空间中。
二、加速度传感器的应用
通过测量重力引起的加速度，可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。
通过分析动态加速度，可以分析出设备移动的方式。
但是刚开始的时候，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。
但是，现在工程师们已经想出了很多方法获得更多有用的信息。
加速度传感器可以帮助你的机器人了解它现在所处的环境。
是在爬山？还是在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关重要的。
一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。
加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动，还可以测量牵引力产生的加速度。
IBM Thinkpad手提电脑里就内置了加速度传感器，能够动态地监测出笔记本在使用中的振动，并根据这些振动数据，系统会智能地选择关闭硬盘还是让其继续运行，以便最大程度地保护由于振动，比如颠簸的工作环境，或者不小心摔了电脑所造成的硬盘损害，最大程度地保护里面的数据。
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，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。
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，结构物，环境监视，工程测振，地质勘探，对铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标、高层建筑的结构动态特性，以及安全保卫振动侦察。
三、如何选用加速度传感器
模拟输出 vs 数字输出这个是最先需要考虑的。
这个取决于你系统中和加速度传感器之间的接口。
一般模拟输出的电压和加速度是成比例的，比如2.5V对应0g的加速度，2.6V对应于0.5g的加速度。
数字输出一般使用脉宽调制（PWM）信号。
如果你使用的微控制器只有数字输入，比如BASIC Stamp，那你就只能选择数字输出的加速度传感器了，但是问题是你必须占用额外的一个时钟单元用来处理PWM信号，同时对处理器也是一个不小的负担。
如果你使用的微控制器有模拟输入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常简单地使用模拟接口的加速度传感器，所需要的就是在程序里加入一句类似指令，而且处理此指令的速度只要几微秒。
1、测量轴数量
对于多数项目来说，两轴的加速度传感器已经能满足多数应用了。
对于某些特殊的应用，比如UAV，ROV控制，三轴的加速度传感器可能会适合一点。
2、最大测量值
如果你只要测量机器人相对于地面的倾角，那一个±1.5g加速度传感器就足够了。
但是如果你需要测量机器人的动态性能，±2g也应该足够了。
要是你的机器人有突然启动或者停止的情况出现，那你需要一个±5g的传感器。
3、灵敏度
一般来说，越灵敏越好。
越灵敏的传感器对一定范围内的加速度变化更敏感，输出电压的变化也越大，这样就比较容易测量，从而获得更精确的测量值。
灵敏度是压电加速度传感器应用时候要考虑的重要因素之一。
它是传感器在正常工作的时候输入信号R与输出信号C的比值，有成线性的，也有非线性的。
例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。
灵敏度自然是越高，但是实际上灵敏度越高测量范围就窄；相反，灵敏度低点就能获得比较宽的
测量范围。
所以在产品选择传感器的时候就要从需要出发，一味地使用高精度传感器往往就意味着更高的成本。
4、带宽
这里的带宽实际上指的是刷新率。
也就是说每秒钟，传感器会产生多少次读数。
对于一般只要测量倾角的应用，50HZ的带宽应该足够了，但是对于需要进行动态性能，比如振动，你会需要一个具有上百HZ带宽的传感器。
5、电阻/缓存机制
对于有些微控制器来说，要进行A/D转化，其连接的传感器阻值必须小于10k Ω。
比如加速度传感器的阻值为32kΩ，在PIC和AVR控制板上无法正常工作，所以建议在购买传感器前，仔细阅读控制器手册，确保传感器能够正常工作。
6、抗疲劳性
它也是压电加速度传感器的重要因素。
在有些应用中需要持续长时间使用传感器，这就要求内部部件能够支持长时间的监测。
使用高强度、稳定性好的材料器件应该能够很好地解决这一问题。
7、稳定性
一些特殊场合中需要特定的传感器，一般的传感器会很快毁损。
例如烤鸭的烤炉中，监测温度湿度的传感器就要经受住长期的油腻、高温、潮湿等。
相信，压电加速度也会有类似的严峻的工作环境。
这就要求很高的稳定性。
