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加速度传感器原理

来源: 作者: 时间: 2017-06-07 10:10:22 点击: 0 次
加速度传感器原理 加速度传感器原理   加速度传感器'>传感器是用来将加速度这1物理信号转变成便于丈量的电信号的测试仪器。它是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动丈量经常使用的测试仪器。  1、加速度传感器原理概述  加速度传感器是用来将加速度这1物理信号转变成便于丈量的电信号的测试仪器。差容式力平衡加速度传感器则把被测的加速度转换为电容器的电容量变化。实现这类功能的方法有变间隙,变面积,变介电常量3种,差容式力平衡加速度传感器利用变间隙,且用差动式的结构,它优点是结构简单,动态响应好,能实现无接触式丈量,灵敏度好,分辨率强,能丈量0.01um乃至更微小的位移,但是由于本身的电容量1般很小,仅几pF至几百pF,其容抗可高达几MΩ至几百MΩ,所以对绝缘电阻的要求较高,并且寄生电容(引线电容及仪器中各元器件与极板间电容等)不可

  加速度传感器'>传感器是用来将加速度这1物理信号转变成便于丈量的电信号的测试仪器。它是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动丈量经常使用的测试仪器。

  1、加速度传感器原理概述

  加速度传感器是用来将加速度这1物理信今森水平垂直燃烧实验机号转变成便于丈量的电信号的测试仪器。冻融循环实验机差容式力平衡加速度传感器则把被测的加速度转换为电容器的电容量变化。实现这类功能的方法有变间隙,变面积,变介电常量3种,差容式力平衡加速度传感器利用变间隙,且用差动式的结构,它优点是结构简单,动态响应好,能实现无接触式丈量,灵敏度好,分辨率强,能丈量0.01um乃至更微小的位移,但是由于本身的电容量1般很小,仅几pF至几百pF,其容抗可高达几M&Omeg多功能臭氧实验机a;至几百铝箔胶带拉力实验机MΩ,所以对绝缘电阻的要求较高,并且寄生电容(引线电容及仪器中各元器件与低温耐寒实验机极板间电容等)不可忽视。最近几年来由于广泛利用集成电路,使电子线路紧靠传感器的极板,使寄生电容,非线性等缺点不断得到克服。

  差容式力平衡加速度传感器的电机液伺服曲折实验机械部份紧靠电路板,把加速度的变化转变成电容中间极的位移变化,后续电路订制电子万能材料实验机通过对位移的检测,输出1个对应的电压值,由此便可以求得加速度值。为保证传感器的正常工作.,加在电容两个极板的偏置电压必须由过MWD10B手动人造板实验机零比较器的输出方波电压来提供。

  2、变间隙电容的基本工作原理

  如式2⑴所示是以空气为介质,两个平行金属板组成的平行板电容器,当不斟酌边沿电场影响时,它的电容量可用下式表示:

  由式(2⑴)可知,平板电容器的电容量是、A、的函数显混凝土压力实验机数,如果将上极板固定,下极板与被测运动物体相连,当被测运动物体作上、下位移(即变化)或左右位移轮胎里程实验机(即A变化)时,将引发电容量的变化,通过丈量电路将这类电容变化转换为电压、电流、频率等电信号输出根据输出信号的大小,便可测定物体位移的大小,若把这类变化利用到电容式差容式力平衡传感器中,当有加速度信号时,就会引发电容变化C,然后转换成电压信号输出,根据此电压信号便可计算出加速度的大校

  由式(2⑵)可知,极板间电容C与极板间距离是成反比的双曲线关系。由于这类传感器特性的非线性,所以工作时,1般动极片不能在全部间隙,范围内变化,而是限制在1个较小的范围内,以使与C的双臂跌落实验机关系近似于线性。

  它说明单位输入位移能引发输出电容相对变化的大小,所以要提高灵敏度S应减少起始间隙,但这键盘按键寿命实验机受电容器击穿电压的限制,而且增加装配加工的困难。

  由式(2⑸)可以看出,非线性将随相对位移增加面增加。因此,为了保证1定的线性,应限制极板的相对位移量,若增大起始间隙,又影响传感器的灵敏度,因此在实际利用中,为了提高灵敏度,减小非线性,大都采取差动式结构,在差动式电容传感器中,其中1个电容器C1的电容随位移增加时,另外一个电容器C手机滚筒实验机2的电容则减少,它们的特性方程分别为:

  可见,电容式传感器做成差动式以后,非线性大大下降了,灵敏度提高1倍,与此同时,差动电容传感器还能减小静电引力丈量带来的影响,并有效地改良由于温度等环境影响所酿成的误差。

  3、电容式差容式力平衡传感器器的工作原理与结构

  3.1工作原理

  如图1所示,差容式力平衡加速度传感器原理框图

  电路中除所必须的电容,电阻外,主要由土工布顶破强力实验机正负电压调理器'>调理器,4运放放大器L高频往复磨擦磨损实验机T1058,双运放op270放大器组成。

  3.2差容式力平衡传感器机械结构原理

  由于差动盐水喷雾实验机式电容,在变间隙利用中的灵敏度和线性度得到很大改良,所以得到广泛利用。如图2所示为1种差容式力平衡电容差容式力平衡传感器原理简图。主要由上、下磁钢,电磁铁,磁感应线圈,弹簧片,作电容中间极的质量块,覆铜的上下极板等部份组成。传感器上、下磁钢通过螺钉及弹簧相连,作为传感器的固定部份,上,下极板分别固定在上、下磁钢上。极板之间有1个用弹簧片支持的实验机质量块,并在此质量块上、下两侧面沉积有金属(铜)电极,构成电容的活动极板。这样,上顶板与质量电子式悬臂梁冲击实验机块的上侧面构成电容C1,下底板与质量块下侧面构成电容C2,弹簧片1端与磁钢相连,另外一端与电容中间极相连,以控制其在1个有效的范围内振动。由相应芯片输出的方波信号,经过零比较后输出方波,此方波经电容滤除其中的直流电压,构成对称的方波,该对称的方波加到电容的1个极板上,同时经1次反向后的对称波形加到另外一个极板上。

  当没有加速度信号时,中间极板处于上、下极板的中间位置C1=C2,△C=0后续电路没有输出;当有加速度信pct实验机号时,中间极板(质量块)将偏离中间位置,产钢纤维拉力实验机生微小位移,传感器的nbs橡胶磨耗实验机固定部份也将有微小的位移,设加速度为正时,质量块与上顶板距离减小,与下底板距离增大,因而C1>C2,因此会产生1个电容的变化量△C,△C由放大电路部份放大,同时,将放大电路的输出电流引入到反馈网络。由于OP270的脚1和16分别与线圈两端相连,当有电流流过线圈时,将产生感应磁场,就会有电磁力产生。由于上、下磁钢之间有弹簧,所以在电磁力的作用下将使磁钢回到没有加速度时的位置,即此时的电容变化完全有加速度的变化引发,同时由于线圈与活动极板通过中心轴线相连,所以在电磁力的作用下,使中间极向多功能摩拉伸疲劳实验机擦磨损实验机产生加速度时的位移的相反的方向运动,即相当于在△C的放大

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