加速度傳感器的選型要求 靈敏度

傳感器的靈敏度是傳感器的最基本指標之一。傳感器的靈敏度應根據被測振動量（加速度值）大da小xiao而er定ding，但dan由you於yu壓ya電dian加jia速su度du傳chuan感gan器qi是shi測ce量liang振zhen動dong的de加jia速su度du值zhi
，而er在zai相xiang同tong的de位wei移yi幅fu值zhi條tiao件jian下xia加jia速su度du值zhi與yu信xin號hao的de頻pin率lv平ping方fang成cheng正zheng比bi，所suo以yi不bu同tong頻pin段duan的de加jia速su度du信xin號hao大da小xiao相xiang差cha甚shen大da。

大型結構的低頻振動其振動量的加速度值可能會相當小
，例如當振動位移為 1mm， 頻率為1 Hz 的信號其加速度值僅為0.04m/s2（0.004g）；然而對高頻振動當位移為0.1mm，頻率為10 kHz的信號其加速度值可達4 x 10 5m/s2（40000g）。yincijinguanyadianshijiasuduchuanganqijuyoujiaodadeceliangliangchengfanwei，danduiyongyucelianggaodiliangduanpinlvdezhendongxinhao
，xuanzejiasuduchuanganqilingmindushiyingduixinhaoyouchongfendeguji。

最常用的振動測量壓電式加速度計靈敏度

，電壓輸出型（IEPE 型）為50~100 mV/g，電荷輸出型為10 ~ 50 pC/g。

量程範圍

jiasuduzhichuanganqideceliangliangchengfanweishizhichuanganqizaiyidingdefeixianxingwuchafanweineisuonengceliangdezuidaceliangzhi。tongyongxingyadianjiasuduchuanganqidefeixianxingwuchadaduowei1%。作為一般原則
，靈敏度越高其測量範圍越小，反之靈敏度越小則測量範圍越大。

IEPE電dian壓ya輸shu出chu型xing壓ya電dian加jia速su度du傳chuan感gan器qi的de測ce量liang範fan圍wei是shi由you在zai線xian性xing誤wu差cha範fan圍wei內nei所suo允yun許xu的de最zui大da輸shu出chu信xin號hao電dian壓ya所suo決jue定ding。而er電dian荷he輸shu出chu型xing測ce量liang範fan圍wei則ze受shou傳chuan感gan器qi機ji械xie剛gang度du的de製zhi約yue
，在zai同tong樣yang的de條tiao件jian下xia傳chuan感gan敏min感gan芯xin體ti受shou機ji械xie彈dan性xing區qu間jian非fei線xian性xing製zhi約yue的de最zui大da信xin號hao輸shu出chu要yao比biIEPE型傳感器的量程大得多，其值大多需通過實驗來確定。

一yi般ban情qing況kuang下xia當dang傳chuan感gan器qi靈ling敏min度du高gao，其qi敏min感gan芯xin體ti的de質zhi量liang塊kuai也ye就jiu較jiao大da
，傳chuan感gan器qi的de量liang程cheng就jiu相xiang對dui較jiao小xiao。同tong時shi因yin質zhi量liang塊kuai較jiao大da其qi諧xie振zhen頻pin率lv就jiu偏pian低di這zhe樣yang就jiu較jiao容rong易yi激ji發fa傳chuan感gan器qi敏min感gan芯xin體ti的de諧xie振zhen信xin號hao，結jie果guo使shi諧xie振zhen波bo疊die加jia在zai被bei測ce信xin號hao上shang造zao成cheng信xin號hao失shi真zhen輸shu出chu。因yin此ci在zai最zui大da測ce量liang範fan圍wei選xuan擇ze時shi

，也ye要yao考kao慮lv被bei測ce信xin號hao頻pin率lv組zu成cheng以yi及ji傳chuan感gan器qi本ben身shen的de自zi振zhen諧xie振zhen頻pin率lv，避bi免mian傳chuan感gan器qi的de諧xie振zhen分fen量liang產chan生sheng。同tong時shi在zai量liang程cheng上shang應ying有you足zu夠gou的de安an全quan空kong間jian以yi保bao證zheng信xin號hao不bu產chan生sheng失shi真zhen。

測量頻率範圍

傳感器的頻率測量範圍是指傳感器在規定的頻率響應幅值誤差內（±5%
， ±10%， ±3dB）傳chuan感gan器qi所suo能neng測ce量liang的de頻pin率lv範fan圍wei。頻pin率lv範fan圍wei的de高gao，低di限xian分fen別bie稱cheng為wei高gao，低di頻pin截jie至zhi頻pin率lv。截jie至zhi頻pin率lv與yu誤wu差cha直zhi接jie相xiang關guan，所suo允yun許xu的de誤wu差cha範fan圍wei大da則ze其qi頻pin率lv範fan圍wei也ye就jiu寬kuan。作zuo為wei一yi般ban原yuan則ze，傳chuan感gan器qi的de高gao頻pin響xiang應ying取qu決jue於yu傳chuan感gan器qi的de機ji械xie特te性xing，而er低di頻pin響xiang應ying則ze由you傳chuan感gan器qi和he後hou繼ji電dian路lu的de綜zong合he電dian參can數shu所suo決jue定ding。高gao頻pin截jie止zhi頻pin率lv高gao的de傳chuan感gan器qi必bi然ran是shi體ti積ji小xiao，重zhong量liang輕qing
，反fan之zhi用yong於yu低di頻pin測ce量liang的de高gao靈ling敏min度du傳chuan感gan器qi相xiang對dui來lai說shuo則ze一yi定ding體ti積ji大da和he重zhong量liang重zhong。

選擇加速度計的頻率應高於被測物的振動頻率
，有倍頻分析要求的加速度計頻響應更高。土木工程是低頻，加速度計可選擇0.2Hz～1kHz左右，機械設備一般是中頻段
，可根據設備轉速、設備剛度等因素綜合估計頻率，選擇0.5Hz～5kHz的加速度計。衝擊測量高頻居多。

內部結構

內部結構是指敏感材料晶體片感受振動的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類，常見的有中心壓縮、平麵剪切、三角剪切、環型剪切。中心壓縮頻響高於剪切型
，剪切型的環境適應性好於中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測量速度
、位移時，最好選用剪切型產品
，這樣所得信號波動小
，穩定性好。

輸出型式

取決於係統和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對應0g的加速度，2.6V對應於0.5g的加速度。數字輸出一般使用脈寬調製（PWM）信號。

如果使用的微控製器隻有數字輸入
，比如BASIC Stamp，那就隻能選擇數字輸出的加速度傳感器了
，但是必須占用額外的一個時鍾單元用來處理PWM信號
，同時對處理器也是一個不小的負擔。

如果使用的微控製器有模擬輸入口
，比如PIC/AVR/OOPIC
，可以非常簡單的使用模擬接口的加速度傳感器，所需要的就是在程序裏加入一句類似“acceleraTIon=read_adc（）”的指令
，而且處理此指令的速度隻要幾微秒。

內置電路

內置的概念是將電荷/電壓轉換放大電路置於加速度計內，成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源（四線）及單電源（二線並帶偏置的稱ICP）兩種
，下麵所指內裝電路專指ICP型。

目前，內置電路傳感器在國內使用較多的方麵是用於機械故障
、樁基檢測，不少在線監測項目上也在使用該類產品。

ICP傳感器的芯線作供電並又是信號輸出通道。內置電路傳感器靈敏度的選型計算：

如選用目前最為通用的100mV/g，可測50g以內振動，因為該傳感器動態範圍±5Vp，如測量100g，則用50mV/g的加速度計，其餘以此類推。

內置電路的優勢是低價位

，抗幹擾好
，可長線使用
，但它的耐高溫、可靠性不如電荷輸出產品，且動態範圍也因輸出電壓和偏置電壓的作用而受到限製。

測量軸數量

對於多數項目來說，兩軸的加速度傳感器已經能滿足多數應用了。對於某些特殊的應用，比如UAV
，ROV控製，三軸的加速度傳感器可能會適合一點。

三軸加速度傳感器可以實現雙軸正負90度或雙軸0-360度的傾角，通過校正後期精度要高於雙軸加速度傳感器大於測量角度為60度的情況。

三軸加速度傳感器具有體積小和重量（gm）輕特點
，可以測量空間加速度，能夠全麵準確反映物體的運動性質，在航空航天
、機器人、汽車和醫學
、消費電子等領域得到廣泛的應用。

 外部環境的影響

某些測試現場的環境較為惡劣，考慮的因素較多，如防水、高溫、安裝位置、強磁電場及地回路等，均會給測量帶來極大的影響。

防水：

防水有兩個概念
，淺層防水和深層防水，尤以深層防水為難
，如三峽工程永久船閘閘門的振動監測，水深近百米，它涉及地回路幹擾、高壓滲水

、導線防護、長期可靠性等諸多問題。

溫度影響：

溫度改變而引起傳感器輸出變化是由壓電材料（敏感芯體）特性所造成的。 chuanganqishuchuyuwendujianbingbuchengxianxingbianhua，yibanshuodiwenshideshuchubianhuabigaowenshideyaoda。lingyinweigechuanganqidewenduxiangyinghennanbaochiyizhi
，suoyishijishiyongzhongchuanganqideshuchuyibanhenshaoyongwenduxishujinxingxiuzheng。

xuyaotebiezhichuwendubianhuayouwentaiheshuntailiangzhong，chuanganqishuchulingmindusuiwendubianhuatongchangshizhiwentaigaodiwenduzhuangtaiduixinhaoshuchudeyingxiang。shuntaiwendubianhuaduichuanganqishuchudeyingxiangzhuyaobiaoxianzaidipinceliangzhong。

多duo數shu廠chang商shang給gei出chu的de溫wen度du範fan圍wei為wei可ke用yong值zhi，而er不bu是shi高gao溫wen狀zhuang況kuang的de靈ling敏min度du，實shi際ji上shang，高gao溫wen時shi靈ling敏min度du偏pian差cha較jiao大da，特te殊shu用yong戶hu應ying向xiang廠chang商shang索suo取qu專zhuan用yong的de高gao溫wen時shi的de靈ling敏min度du指zhi標biao，靈ling敏min度du指zhi標biao是shi保bao證zheng測ce試shi準zhun確que的de關guan鍵jian。

位置限製：

加速度計永久安裝在現場會受到人為碰撞，應選擇工業型產品，在加速度計外加裝防護罩

，這可同時起絕緣、防塵的作用
，對出線方向有要求也應向廠商提出，對於不能觸及的部位
，可用手持式加速度計（帶長探針）。

絕緣、地回路及磁電場輻射：

weilekefuduodianjiedichanshengdihuiludianliuyingxiangceshi，keyixuanyongfudihuojueyuanchuanganqi。meiyouteshuyaoqiuqieganraobudadegongkuang

，keyongjueyuanxingjiasuduji。eryongjiuxingjiancehuoganraodadegongkuangzeyingcaiyongfudixing。zheerzhongmingmingdequbiezaiyujueyuanxingchuanganqidewaikeweixinhaodi
，dizuocaiqujueyuanfangfa
，erfudixingchanpindewaikeweipingbiceng，yaocaiqusanxianfangshi。

聲sheng波bo和he磁ci場chang對dui傳chuan感gan器qi的de作zuo用yong而er引yin起qi的de信xin號hao輸shu出chu的de大da小xiao與yu傳chuan感gan器qi靈ling敏min度du的de比bi值zhi被bei稱cheng作zuo為wei壓ya電dian傳chuan感gan器qi的de聲sheng靈ling敏min度du和he磁ci靈ling敏min度du。最zui直zhi接jie減jian小xiao傳chuan感gan器qi聲sheng靈ling敏min度du的de方fang法fa是shi增zeng加jia傳chuan感gan器qi外wai殼ke的de厚hou度du，絕jue大da多duo數shu傳chuan感gan器qi的de這zhe一yi指zhi標biao都dou能neng滿man足zu通tong常chang的de測ce量liang條tiao件jian。為wei降jiang低di傳chuan感gan器qi磁ci靈ling敏min度du最zui直zhi接jie的de措cuo施shi是shi金jin屬shu零ling部bu件jian盡jin量liang采cai用yong無wu磁ci或huo弱ruo磁ci的de材cai料liao
，另ling外wai雙shuang層ceng屏ping蔽bi殼ke結jie構gou形xing式shi也ye能neng較jiao好hao地di減jian小xiao傳chuan感gan器qi的de磁ci靈ling敏min度du。

附加質量：

在振動結構上安裝的加速度計的質量隻要小於結構自身質量的1/10即可，認為對被測信號無大影響。

配套儀器

壓電類加速度計如是電荷輸出

，可與任何一種高阻輸入的電荷放大器或具有電荷前置功能的采集器相配
，電荷放大器種類較多，有單台、多路、積分、準靜態，這都要根據測量要求進行選擇。

也有特例，如直接將壓電傳感器的輸出信號接入具有一定高阻性能的三次儀表（如示波器），同樣可測得信號，但因阻抗匹配不夠，隻能是定性了解動態狀況。

ICPxingneizhishijiasudujizhuanmenyouhengliushipeiqi，yitaiyiqikegongduozhijiasudujidehengliugongdianjixinhaoshuchu。bufenshujucaijiyiqiyezidaihengliugongneng
，kezhijieyuICP傳感器配用。

普通電荷輸出型傳感器如與具有恒流輸出的數據采集器配套，可采用JM3861恒流適調器。

雙電源加速度計可由采集器提供雙電源或用雙路直流穩壓電源供電。

 加速度傳感器的安裝

用加速度計進行測量，為使數據準確和使用方便，可使用多種方法安裝
，這有幾種，供大家選擇應用。

1. 螺釘安裝

shiyongluodinganzhuang，tadeshiyongpinlvxiangyingkejinsiyuanbiaodingdepinlvxiangying，qiechenggangxinganzhuang。luodinganzhuangshizaiyunxudakongdebeicewushangyanzhenyuanzhouxianfangxiangdakonggongsi。

2. 粘接安裝

在被測物體不允許鑽孔時，可使用各種粘接劑

，如“502”
、環氧樹脂膠
、雙麵粘膠帶、xiangpini。yingzhuyi
，qianerzhongfangfadeshiyongpinlvjiejingangxinganzhuangfangfa，houliangzhongyibanyongyudipinxianchang，qiehuishibeicepinlvdadajiangdi。zhanjiefangfabushihechongjiceliang。

3. 磁座

磁座的優點是不破壞被測物體
，移動方便。但是應考慮用磁座測試會使加速度計的使用頻率響應有所下降（磁座在使用時要將短於路片拆卸掉！），kenengdiyusanfenzhiyi。shiyongshiyingxianzaibeicewushanganzhuangcizuo
，zainingshangchuanganqi，huozhejiangerzheqingqingxifuyubeicewushang。chongjizhuangtaihuishichuanganqichanshengdianhejilei，yingxiangceshijingdu。

4. 雲母片/四氟膜

雲母片安裝有兩個作用
，隔熱
、絕緣。對高溫狀態試件
，可用厚度《0.1毫米的雲母片墊置
，其加速度計頻率響應會略有降低。對試件與加速度計間的絕緣，雲母與四氟是最佳材料。

5. 三向傳感器安裝

為螺絲穿過通孔安裝，側端螺紋供檢測或測試用。

隨(sui)著(zhe)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)等(deng)消(xiao)費(fei)類(lei)電(dian)子(zi)的(de)普(pu)及(ji)，要(yao)求(qiu)設(she)備(bei)具(ju)備(bei)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)能(neng)和(he)可(ke)設(she)計(ji)性(xing)，在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，對(dui)組(zu)件(jian)的(de)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)化(hua)和(he)小(xiao)型(xing)化(hua)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)需(xu)求(qiu)強(qiang)勁(jin)。小(xiao)型(xing)封(feng)裝(zhuang)的(de)3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀的複合傳感器的漸漸出現，不但具有以上小型封裝陀螺儀的各種特點和功能
，同時還擁有業界領先的低耗電量
，僅為4mA。他們適應了智能手機
、平板電腦、遊戲機
、遙控器及其他小型智能設備
，以及迎接人工智能時代的到來。