什么是加速度傳感器
加速度傳感器，英文名稱為acceleration transducer, 是一種利用感受加速度并將其轉(zhuǎn)換為電信號的方式來測量加速力(加速力即指作用于物體上使物體處于加速過程中的力)的設(shè)備。目前已在汽車安全、智能產(chǎn)品、游戲控制等眾多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。
敏感元件將測點的加速度信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，進入前置放大電路，經(jīng)過信號調(diào)理電路改善信號的信噪比，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，最后送入計算機，計算機再進行數(shù)據(jù)存儲和顯示。
當(dāng)傳感元件以加速度a運動時，質(zhì)量塊受到一個與加速度方向相反的慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使懸臂梁也隨之產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。該變形被粘貼在懸臂梁上的擴散電阻感受到。根據(jù)硅的壓阻效應(yīng)，擴散電阻的阻值發(fā)生與應(yīng)變成正比的變化，將這個電阻作為電橋的一個橋臂，通過測量電橋輸出電壓的變化可以完成對加速度的測量。
當(dāng)待測物運動時，支座和待測物同時加速運動。壓電元件受質(zhì)量塊與加速度相反方向的慣性力作用，就在晶體2個表面產(chǎn)生交變電荷(電壓)。當(dāng)振動頓率遠低于傳感器的固有頻率時,傳感器的輸出電荷(電壓)正比于作用力2
線加速度計的原理是慣性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(慣性力)/M(質(zhì)量) 我們只需要測量F就可以了。怎么測量F？用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到 F對應(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實驗去標(biāo)定這個比例系數(shù)就行了。當(dāng)然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
加速度傳感器自然是對自身器件的加速度進行檢測。其自身的物理實現(xiàn)方式咱們就不去展開了,可以想象芯片內(nèi)部有一個真空區(qū)域,感應(yīng)器件即處于該區(qū)域,其通過慣性力作用引起電壓變化,并通過內(nèi)部的ADC給出量化數(shù)值。
加速度傳感器的應(yīng)用
多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的所謂的壓電效應(yīng)就是 "對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場，這種由于機械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng) "。
一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機會和問題。
壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展最快，加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點，這種附加系統(tǒng)也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為4.2億美元，根據(jù)有關(guān)調(diào)查，預(yù)計其市值將按年平均4.1%速度增長，至2007年達到5.6億美元。這其中，歐洲市場的速度最快，因為歐洲是許多安全氣囊和汽車生產(chǎn)企業(yè)的所在地。
