加速度传感器的技术指标与应用，压电式加速度传感器的原理与结构

度，称为横向灵敏度。横向灵敏度与沿灵敏轴方向上的灵敏度之比，称为横向灵敏度比。

　　●旋转运动灵敏度

　　某些直线振动传感器对旋转运动是敏感的。在进行试验时必须小心。以免造成测量误差。

　　●基座应变灵敏度

　　在传感器基座产生应变时会引起不应有的信号输出，该输出值与传感器灵敏度和应变值乘积的比值，称为基座应变灵敏度。

　　在某些试验中，加速度计安装处可能会存在动态弯曲、扭转、拉伸等。由于与应变区紧密接触，加速度计底座也会发生应变。部分应变会传给敏感元件，从而产生与振动运动无关的输出信号。

　　剪切式设计的加速度计要比压缩式的对基座应变的敏感程度小一个数量级。应用绝缘安装螺钉或粘贴式转接件可以减小这种影响。

　　●磁灵敏度

　　传感器被置于磁场中会产生的不应有的信号输出，该输出值与传感器灵敏度和磁场的磁感应强度乘积的比值，称为传感器的磁灵敏度。

　　●安装力矩灵敏度

　　采用螺纹安装的传感器，安装力矩的变化会引起灵敏度发生变化。施加1/2倍规定安装力矩或施加2倍规定安装力矩时的灵敏度与施加规定安装力矩时的灵敏度之最大差值，相对于施加规定安装力矩时灵敏度的比值的百分数，称为安装力矩灵敏度。

　　●特殊环境的响应

　　在强静电场、交变磁场、射频场、声场、电缆影响、核辐射等的特殊环境下，某些传感器会受到严重的影响，这些物理因素将引起传感器产生乱真响应。

　　压电式加速度传感器的原理结构

　　压电式加速度传感器，又称压电加速度计。它是利用压电材料的压电效应工作的。 所谓压电效应，是指某些电介质，当它在一定方向上受到机械外力作用而变形时，其内部就会发生电极化，从而导致电介质的两相对表面上出现大小相等、符号相反的电荷。当外力方向改变时，电荷的极性也跟着改玖其电荷量的大小与外力成正比。当外力去掉后，电介质又恢复不带电状态，这种现象称为正压电效应。反过来，当在电介质的极化方向上外加电场时，它就会产生变形，这种现象称为逆压电效应。压电加速度计是利用正压电效应工作的。

　　具有压电效应的电介质称为压电材料。在自然界中，具有压电效应的物质很多，但大多数共效应很微弱，只有少数如石英晶体、压电陶瓷等才有较强的压电效应。

　　压电加速度计的结构型犬有压缩型、剪切型和弯曲型三种，图11—5为压缩型加速度计结构示意图。其敏感元件是压电晶体片4，晶体片上压一个质量块3，用一个刚度较大的弹簧2对这个质量块施加一个预紧力，并将它们绽在一个带有厚的基座6的金属外壳1内。当加速度计安装在被测扳动物体上而随之板动时，质量块就产生一个正比于振动加速度的力作用在压电晶体片上，根据正压电效应，在晶体片两相对的表川上就产生交变的电材，共大小与作用力成正比，田质量块的质量固定不变，所以晶体片上的电荷与扳动加速度成正比。

　　压电加速度计只有体积小、质量轻、结构坚实、频带宽、灵敏度高、测量范围宽等优点，因此应用最为广泛。压电加速度计的稳定性较好，在振动计量中，往往作为标准加速度计使用。

　　图6 - 14是一种压电式加速度传感器的结构图。它主 要由压电元件、质量块、预压弹簧、基座及外壳等组成。整 个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。质量块一般由体 积质量较大的材料（如钨或重合金）制成。预压弹簧的作用 是对质量块加载，产生预压力，以保证在作用力变化时，晶 片始终受到压缩。整个组件都装在基座上。为了防止被测 件的任何应变传到压电晶片上而产生假信号，基座一般要 求做得较厚。基座与被测物体刚性固定在一起。

　　当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，所以，在 压电元件的两个表面上产生交变电压或电荷。当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器 输出的电压或电荷与作用力成正比，从而可得知被测物体的加速度。

　　加速度传感器的应用

　　通过测量由于重力引起的加速度，你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，你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，工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。

　　加速度传感器可以帮助机器人了解它身处的环境。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。更要确保的是，你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。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。

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