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加速度計(jì)的主要種類及特征

來源:北京賽斯維測(cè)控技術(shù)有限公司   2007年05月28日 22:36  
加速度計(jì)的主要種類及特征
出處:北京秦泰行儀器儀表城 發(fā)布日期:2006-12-20 下午 01:45:04   瀏覽次數(shù):101

加速度計(jì)是以加速度的觀點(diǎn)來測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的傳感器。加速度計(jì)所測(cè)量的加速度包括一般性物體的移動(dòng)速度變化(直線加速度)、物體的低頻晃動(dòng)、高頻振動(dòng)等。因此,從檢測(cè)重力等靜態(tài)加速度的加速計(jì)到10KHz高頻響應(yīng)加速度計(jì),加速度計(jì)的種類敏多。一般被稱為“加速度計(jì)”、“加速度傳感器”、“加速度拾波器”等等。

航天騰達(dá)公司代理的加速度計(jì)的種類有以下幾種:

·壓電式加速度計(jì)

·集成電路式壓電加速度計(jì)

·壓阻式加速度計(jì)

·變電容式加速度計(jì)

1、  壓電式加速度計(jì)

加速度計(jì)運(yùn)用了壓電元件,在加速度增加時(shí)壓電元件所發(fā)出的電荷直接由電纜導(dǎo)出。由于輸出信號(hào)微弱到微微(兆分之一,PC)級(jí),所以加速度計(jì)的輸出電纜使用的是低噪聲同軸電纜(Low Noise Cable)。另外,為了將用低噪聲同軸電纜傳出的信號(hào)由電荷輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出,需要使用電荷放大器(Charge Amplifier)或遠(yuǎn)距離電荷轉(zhuǎn)換器(Remote Charge Converter)

壓電式加速度計(jì)的特點(diǎn)是,體積較小、重量較輕、使用溫度范圍廣、比后述的集成電路式壓電加速度計(jì)要堅(jiān)固,因此一般用于特殊環(huán)境(超低溫、超高溫等)的測(cè)量。

2、  集成電路式壓電加速度計(jì)

此類加速度計(jì)使用了壓電元件,內(nèi)部具有電荷(pc)-電壓(mv)的轉(zhuǎn)換回路,因此被稱為集成電路式壓電加速度計(jì)。

與使用信號(hào)電纜的加速度計(jì)不同,此類加速度計(jì)需要朝代恒定電流,同時(shí)還需要轉(zhuǎn)換器將mV單位的輸出增幅到任意電壓。通過在加速度計(jì)內(nèi)部安裝轉(zhuǎn)換器回路,在小型化的基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了高靈敏度化。根據(jù)用途在內(nèi)部回路中安裝濾波器,就可以設(shè)定頻率的響應(yīng),還可以抑制加速度的共振。

集成電路式壓電加速度計(jì)不需要像壓電式加速度計(jì)那樣的低噪聲同軸電纜。即使信號(hào)電纜很長(zhǎng)也不會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低或噪音增大。另外由于阻抗很低,對(duì)于潮濕和污濁環(huán)境影響也很低。

航天騰達(dá)所代理的恩德??斯镜膲弘娛郊铀俣扔?jì)及集成電路式壓電加速度計(jì)的設(shè)計(jì)因用途不同而有很多種類。其中SEC構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了高靈敏度和高共振頻率,可以說是普及型的一種理想的設(shè)計(jì)。

此外,具有等基線(ISOBASE)結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)是SEC結(jié)構(gòu)的改良。將由于安裝面的狀態(tài)和變化而產(chǎn)生的影響限制到zui小,因此適用于低層次振動(dòng)測(cè)量、安裝面歪斜時(shí)的測(cè)量和伴隨有急劇溫度變化時(shí)的測(cè)量。同時(shí)具有隔離剪切式和環(huán)形剪切式(SHEAR)結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)形體較小、重量較輕、zui適用于沖擊測(cè)量、輕型配電板及小型元件產(chǎn)品等的試驗(yàn)。剪切式結(jié)構(gòu)加速度計(jì)的感應(yīng)電極板和底座之間充分絕緣,從而將底座歪斜導(dǎo)致的噪音的影響抑制了zui小。此外,由于感應(yīng)電極板上施加了剪切應(yīng)力,因此能夠大幅度減少因溫度急劇變化而產(chǎn)生的熱電效應(yīng)。并且運(yùn)用了中心場(chǎng)結(jié)構(gòu),在鄰近位置安裝多加速度計(jì)時(shí)接著可以自由轉(zhuǎn)換方向。

具有等基線(ISOSHEAR)結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)是剪切(SHEAR)型加速度計(jì)的型號(hào)。這種設(shè)計(jì)方式可以使用數(shù)個(gè)晶體和溫度補(bǔ)償元件,因此可以提高靈敏度和溫度的相關(guān)特性,在任何環(huán)境下都能夠得到非常高的S/N比。

3、  壓阻式加速度計(jì)

壓阻式加速度計(jì)內(nèi)部具有半導(dǎo)體感應(yīng)元件,在半導(dǎo)體元件上形成可變電阻。通過可變電阻在全橋或半橋狀態(tài)形成惠斯登電橋,針對(duì)施加在電橋上的電壓,觀測(cè)一方輸出電壓的變動(dòng)來測(cè)量加速度。

壓阻式加速度計(jì)具有DC響應(yīng)特性(從Ohz開始的響應(yīng)),因此適用于測(cè)量車輛振動(dòng)、汽車碰撞試驗(yàn)、爆炸試驗(yàn)等產(chǎn)生的沖擊程度。

此外,由于本質(zhì)上輸出阻抗很低,為了提高靈敏度大多數(shù)情況下不需要前置放大器。測(cè)量中使用恩德福克公司生產(chǎn)的信號(hào)適調(diào)儀Signal Conditioner等放大器。系統(tǒng)的校準(zhǔn)使用周轉(zhuǎn)或分流校準(zhǔn)的方式來進(jìn)行。

4、  變電容式加速度計(jì)

加速度計(jì)的可變電容原則是由恩德福克公司的微型系列確立的。各個(gè)感應(yīng)元件用晶體硅通過小型精密技術(shù)制成,具有平行板狀容量的設(shè)計(jì)引起靜電爭(zhēng)持,其結(jié)果產(chǎn)生了DC響應(yīng)特性(從OHz開始的響應(yīng)),生產(chǎn)出具有優(yōu)良耐沖擊特性的堅(jiān)固的加速度計(jì)。內(nèi)部電子回路可以在很廣的溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定地高額輸出。

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