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加速度傳感器的動(dòng)作原理解析

2020-9-28  閱讀(1142)

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1. 加速度傳感器的動(dòng)作原理

 

首先介紹「加速度傳感器」本身的動(dòng)作原理。

 

名符其實(shí),加速度傳感器是以測(cè)量加速度(速度的變化)為目的的傳感器。加速度傳感器分為很多種,可測(cè)量振動(dòng)、傾斜、沖擊等的加速度。從我們身邊的物品來(lái)看,汽車的安全氣囊、智能手機(jī)、觸摸屏等均用到了加速度傳感器。

 

「靜電容量式加速度傳感器」即為加速度傳感器的一種方式。靜電容量式加速度傳感器是對(duì)內(nèi)部的錘動(dòng)作所產(chǎn)生的電流進(jìn)行檢測(cè)(測(cè)量)。為此,由以下幾部分構(gòu)成:使用玻璃錘和硅錘等的傳感器部分、可動(dòng)電極(請(qǐng)將其當(dāng)作可動(dòng)元件來(lái)考慮、固定電極(請(qǐng)將其當(dāng)做固定元件來(lái)考慮)。一旦施加加速度,傳感器部的錘將會(huì)動(dòng)作,可動(dòng)電極與固定電極之間的靜電容量將會(huì)發(fā)生變化。將這一變化轉(zhuǎn)換為電壓后進(jìn)行輸出。

 

傳感器的輸出電壓會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生誤差,因此為將誤差控制在小程度,組裝有溫度補(bǔ)償回路(該回路使其接近本來(lái)的電氣信號(hào))。

 

2. 偏移電壓與滿量程

 

下面介紹用語(yǔ)「偏移電壓」與「FS(滿量程)」。請(qǐng)看圖1。

 

「滿量程」是指相對(duì)于可檢測(cè)的加速度,可輸出的全范圍的電壓。圖1表示GS1、GS2的傳感器的檢測(cè)范圍與輸出電壓。如圖所示,滿量程為4.5V。

 

「偏移電壓」是指+輸入端子與-輸入端子均為0V時(shí),即檢測(cè)加速度處于0g狀態(tài)時(shí)所輸出的電壓。例如,如圖1所示,GS1、GS2偏移電壓約為2.5V。但是,如上文所述,實(shí)際上因溫度變化等,電壓還會(huì)產(chǎn)生誤差。

 

相對(duì)于滿量程,誤差占多少比例,用「%FS(百分比滿量程)」單位來(lái)表示這一數(shù)值。例如,圖1中作為示例標(biāo)記為「±5%FS」,因此,相對(duì)于4.5V,可求出5%=4.5×0.05≒0.2,即±0.2V。換而言之,輸出電壓中可能會(huì)存在0.2V的誤差。

 

「%FS」所表示的輸出電壓的大波動(dòng)數(shù)值即為傳感器本身的精度,因此請(qǐng)牢記。誤差越小越理想。

 

3. 加速度傳感器的非直線性

 

下面介紹「非直線性」。如圖2所示,輸入的加速度與輸出値的關(guān)系(輸出特性)呈直線是li想的。

 

非直線性是指這一理想關(guān)系與實(shí)際數(shù)值之間的偏差,以±%FS為基準(zhǔn)作出規(guī)定。但是,由于加速度傳感器的非直線性極小,因此實(shí)際上無(wú)需太過(guò)在意。

 

輸出特性呈曲線,連接+2g與-2g的直線輸出所產(chǎn)生的大誤差即為非直線性。該數(shù)值越小越接近于直線。

 

4. 開(kāi)啟時(shí)間

 

「開(kāi)啟時(shí)間」是指接通電源后,在元件變?yōu)镺N狀態(tài)之前所需耗費(fèi)的時(shí)間。圖3即是用圖表形式來(lái)表示到達(dá)終輸出的99%之前所需要的時(shí)間。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者)

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