加速度传感器为满意运用中的工况环境和量程、精度等需求,要做正确的选型,咱们来了解一下加速度传感器有哪些技能要求。
加速度传感器的选型要求
灵敏度
传感器的灵敏度是传感器的最基本目标之一。传感器的灵敏度应根据被测振荡量(加速度值)巨细而定,但由于压电加速度传感器是丈量振荡的加速度值,而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比,所以不同频段的加速度信号巨细相差甚大。
大型结构的低频振荡其振荡量的加速度值可能会适当小,例如当振荡位移为 1mm, 频率为1 Hz 的信号其加速度值仅为0.04m/s2(0.004g);然而对高频振荡当位移为0.1mm,频率为10 kHz的信号其加速度值可达4 x 10 5m/s2(40000g)。因而虽然压电式加速度传感器具有较大的丈量量程规模,但对用于丈量凹凸两头频率的振荡信号,挑选加速度传感器灵敏度时应对信号有充沛的估量。
最常用的振荡丈量压电式加速度计灵敏度,电压输出型(IEPE 型)为50~100 mV/g,电荷输出型为10 ~ 50 pC/g。
量程规模
加速度值传感器的丈量量程规模是指传感器在必定的非线性差错规模内所能丈量的最大丈量值。通用型压电加速度传感器的非线性差错大多为1%。作为一般准则,灵敏度越高其丈量规模越小,反之灵敏度越小则丈量规模越大。
IEPE电压输出型压电加速度传感器的丈量规模是由在线性差错规模内所答应的最大输出信号电压所决议。而电荷输出型丈量规模则受传感器机械刚度的限制,在相同的条件下传感灵敏芯体受机械弹性区间非线性限制的最大信号输出要比IEPE型传感器的量程大得多,其值大多需经过试验来确认。
一般状况下当传感器灵敏度高,其灵敏芯体的质量块也就较大,传感器的量程就相对较小。一起因质量块较大其谐振频率就偏低这样就较简略激起传感器灵敏芯体的谐振信号,成果使谐振波叠加在被测信号上形成信号失真输出。因而在最大丈量规模挑选时,也要考虑被测信号频率组成以及传感器自身的自振谐振频率,防止传感器的谐振分量发生。一起在量程上应有满意的安全空间以确保信号不发生失真。
丈量频率规模
传感器的频率丈量规模是指传感器在规则的频率呼应幅值差错内(±5%, ±10%, ±3dB)传感器所能丈量的频率规模。频率规模的高,低限别离称为高,低频到频率。到频率与差错直接相关,所答应的差错规模大则其频率规模也就宽。作为一般准则,传感器的高频呼应取决于传感器的机械特性,而低频呼应则由传感器和后继电路的归纳电参数所决议。高频截止频率高的传感器必定是体积小,分量轻,反之用于低频丈量的高灵敏度传感器相对来说则必定体积大和分量重。
挑选加速度计的频率应高于被测物的振荡频率,有倍频剖析要求的加速度计频呼应更高。土木工程是低频,加速度计可挑选0.2Hz~1kHz左右,机械设备一般是中频段,可根据设备转速、设备刚度等要素归纳估量频率,挑选0.5Hz~5kHz的加速度计。冲击丈量高频居多。
内部结构
内部结构是指灵敏资料晶体片感触振荡的方法及装置方式,有紧缩和剪切两大类,常见的有中心紧缩、平面剪切、三角剪切、环型剪切。中心紧缩频响高于剪切型,剪切型的环境适应性好于中心紧缩型。如配用积分型电荷扩大器丈量速度、位移时,最好选用剪切型产品,这样所得信号动摇小,稳定性好。
输出型式
取决于体系和加速度传感器之间的接口。一般模仿输出的电压和加速度是成份额的,比方2.5V对应0g的加速度,2.6V对应于0.5g的加速度。数字输出一般运用脉宽调制(PWM)信号。
假如运用的微操控器只需数字输入,比方BASIC Stamp,那就只能挑选数字输出的加速度传感器了,可是有必要占用额定的一个时钟单元用来处理PWM信号,一起对处理器也是一个不小的担负。
假如运用的微操控器有模仿输进口,比方PIC/AVR/OOPIC,可以十分简略的运用模仿接口的加速度传感器,所需求的就是在程序里参加一句相似“acceleraTIon=read_adc()”的指令,并且处理此指令的速度只需几微秒。
内置电路
内置的概念是将电荷/电压转化扩大电路置于加速度计内,成为具有电压输出功用的传感元件。它可分双电源(四线)及单电源(二线并带偏置的称ICP)两种,下面所指内装电路专指ICP型。
现在,内置电路传感器在国内运用较多的方面是用于机械故障、桩基检测,不少在线监测项目上也在运用该类产品。
ICP传感器的芯线作供电并又是信号输出通道。内置电路传感器灵敏度的选型核算:
如选用现在最为通用的100mV/g,可测50g以内振荡,由于该传感器动态规模±5Vp,如丈量100g,则用50mV/g的加速度计,其他以此类推。
内置电路的优势是低价位,抗干扰好,可长线运用,但它的耐高温、可靠性不如电荷输出产品,且动态规模也因输出电压和偏置电压的效果而受到限制。
丈量轴数量
关于大都项目来说,两轴的加速度传感器现已能满意大都使用了。关于某些特别的使用,比方UAV,ROV操控,三轴的加速度传感器可能会合适一点。
三轴加速度传感器可以完成双轴正负90度或双轴0-360度的倾角,经过校对后期精度要高于双轴加速度传感器大于丈量视点为60度的状况。
三轴加速度传感器具有体积小和分量(gm)轻特色,可以丈量空间加速度,可以全面精确反映物体的运动性质,在航空航天、机器人、轿车和医学、消费电子等范畴得到广泛的使用。