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現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別,如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器,是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后,與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗,在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
加速度傳感器具有哪些特性?
加速度傳感器的靈敏度是其輸出信號(hào)(電壓/電荷)與輸入信號(hào)量(加速度)之比。靈敏度越高,信噪比越大,靜電干擾和電磁干擾噪聲越小。但是,在其他條件相同的前提下,為了獲得更高的靈敏度,需要更大的質(zhì)量,這帶來兩個(gè)缺點(diǎn):加速度傳感器質(zhì)量變大,共振頻率變低。
質(zhì)量
加速度計(jì)通常通過螺釘或膠合固定在物體表面。如果加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量接近物體的動(dòng)態(tài)質(zhì)量,則該部分質(zhì)量將影響待測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),導(dǎo)致測(cè)量具有一定程度的失真。因此,當(dāng)被測(cè)物體相對(duì)較?。娐钒?,外殼等)時(shí),應(yīng)特別注意使用小質(zhì)量的加速度傳感器。
諧振頻率
加速度傳感器本身是彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng),因此必須有共振頻率。如果被測(cè)物體的振動(dòng)頻率接近該共振頻率,則加速度傳感器的靈敏度將急劇增加,并且輸出值無意義。通常,加速度計(jì)在其共振頻率的1/5或1/3頻段內(nèi)工作。
頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)加速度計(jì)通常被稱為其幅度響應(yīng)。理想加速度計(jì)的頻率響應(yīng)當(dāng)然是從0 Hz到 Hz的相同靈敏度,但實(shí)際上沒有這樣的傳感器。加速度計(jì)根據(jù)其工作原理而有所不同,有些在高頻段表現(xiàn)良好,可達(dá)到幾十kHz,有些具有更好的低頻響應(yīng)并可提供直流響應(yīng)。
加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力,將加速度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力,就好比地球引力,也就是重力。加速力可以是個(gè)常量,比如g,也可以是變量。加速度計(jì)有兩種:一種是角加速度計(jì),是由陀螺儀(角速度傳感器)的改進(jìn)的。另一種就是線加速度計(jì)。加速度傳感器可應(yīng)用在工業(yè)控制、儀器儀表;手柄振動(dòng)和搖晃、玩具、鼠標(biāo);汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警系統(tǒng);結(jié)構(gòu)物、環(huán)境監(jiān)視;工程測(cè)振、地質(zhì)勘探、檢測(cè);鐵路、橋梁、大壩的振動(dòng)測(cè)試與分析;高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動(dòng)偵察上。一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)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(jì)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(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然,還有很多其它方法來制作加速度傳感器,比如壓阻技術(shù),電容效應(yīng),熱氣泡效應(yīng),光效應(yīng),但是其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,通過測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。
加速度傳感器,是一種將加速度轉(zhuǎn)換為信號(hào)的傳感器,可用來測(cè)量加速力(物體在加速過程中作用于物體的力)。加速度傳感器可分為壓電式、壓阻式、電容式、伺服式四種,多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)來工作的。選擇加速度傳感器的頻率應(yīng)高于被測(cè)物的振動(dòng)頻率,有倍頻分析要求的加速度傳感器頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻,加速度傳感器可選擇0.2Hz~1kHz左右,機(jī)械設(shè)備一般是中頻段,可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計(jì)頻率,選擇0.5Hz~5kHz的加速度計(jì)。沖擊測(cè)量高頻居多。加速度傳感器的安裝方式不同也會(huì)改變使用頻響(對(duì)振動(dòng)值影響不大),安裝面要平整、光潔,安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、安全的原則。加速度傳感器的重量、靈敏度與使用頻率成反比,靈敏度高,重量大,使用頻率低,這也是選擇的技巧。