三軸加速度傳感器的工作原理

加速度傳感器是用來(lái)將加速度這一物理信號轉變成便于測量的電信號的測試儀器。它是工業(yè)、國防等許多領(lǐng)域中進(jìn)行沖擊、振動(dòng)測量常用的測試儀器。

我們知道加速度傳感器是能夠去測量加速力的電子設備。大多數加速度傳感器是根據壓電效應的原理來(lái)工作完成的。談到的壓電效應就是對于不存在對稱(chēng)中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內部建立電場(chǎng)，這種由于機械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現象，加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性，晶體變形會(huì )產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。

多數加速度傳感器是根據壓電效應的原理來(lái)工作的。

一般加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì )產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其zui基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測量其變形量并用相關(guān)電路轉化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機會(huì )和問(wèn)題。

目前的三軸加速度傳感器大多采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產(chǎn)生的加速度正比于電阻、電壓和電容的變化，通過(guò)相應的放大和濾波電路進(jìn)行采集。這個(gè)和普通的加速度傳感器是基于同樣的一個(gè)原理，所以在一定的技術(shù)上三個(gè)單軸就可以變成一個(gè)三軸。對于多數的傳感器應用來(lái)看，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿(mǎn)足多數應用。但是有些方面的應用還是集中在三軸加速度傳感器中例如在數采設備，貴重資產(chǎn)監測，碰撞監測，測量建筑物振動(dòng),風(fēng)機,風(fēng)力渦輪機和其他敏感的大型結構振動(dòng)。

加速度傳感器是用來(lái)將加速度這一物理信號轉變成便于測量的電信號的測試儀器。差容式力平衡加速度傳感器則把被測的加速度轉換為電容器的電容量變化。實(shí)現這種功能的方法有變間隙，變面積，變介電常量三種，差容式力平衡加速度傳感器利用變間隙，且用差動(dòng)式的結構，它優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應好，能實(shí)現無(wú)接觸式測量，靈敏度好，分辨率強，能測量0.01um甚至更微小的位移，但是由于本身的電容量一般很小，僅幾pF至幾百pF，其容抗可高達幾MΩ至幾百MΩ，所以對絕緣電阻的要求較高，并且寄生電容(引線(xiàn)電容及儀器中各元器件與極板間電容等)不可忽視。近年來(lái)由于廣泛應用集成電路，使電子線(xiàn)路緊靠傳感器的極板，使寄生電容，非線(xiàn)性等缺點(diǎn)不斷得到克服。
                        
在加速度傳感器中有一種是三軸加速度傳感器，同樣的他是基于加速度的基本原來(lái)去實(shí)現工作的，加速度是個(gè)空間矢量，一方面，要準確了解物體的運動(dòng)狀態(tài)，必須測得其三個(gè)坐標軸上的分量；另一方面，在預先不知道物體運動(dòng)方向的場(chǎng)合下，只有應用三軸加速度傳感器來(lái)檢測加速度信號。三軸加速度傳感器具有體積小和重量輕特點(diǎn)，可以測量空間加速度，能夠全面準確反映物體的運動(dòng)性質(zhì)，在航空航天、機器人、汽車(chē)和醫學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應用。