加速度傳感器是一種能將加速度信息轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。 通常由質(zhì)量塊、阻尼、彈性體、敏感元件、調(diào)試器等構(gòu)成。

原理：在傳感器連同受測物加速過程中，對質(zhì)量塊所受到的慣性力進(jìn)行測量，利用a=F/M(牛頓第二定律)計算加速度值。

分類（根據(jù)敏感元件）：壓電式加速度傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器、壓阻式加速度傳感器、電容式加速度傳感器、電感式加速度傳感器、伺服型加速度傳感器。

壓電式加速度傳感器

壓電式加速度傳感器（壓電加速度計）原理：利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，當(dāng)加速度計發(fā)生運(yùn)動時，質(zhì)量塊加載在壓電元件上的力會隨之變化，壓電陶瓷或石英晶體受壓，產(chǎn)生電信號。這里的電信號與加速度成正比，指示加速度變化。注意：被測振動頻率需遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率。

優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、信噪比高、動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長。

缺點(diǎn)：.諧振頻率高，容易受到聲音的干擾；輸出阻抗高，輸出信號弱，傳感器輸出信號需要經(jīng)過放大電路放大后才能送檢測電路檢測。

壓電式剪切型IEPE加速度計剖面圖 - 型號CTC AC102-1A

MEMS電容式加速度傳感器

電容式加速度傳感器（變電容加速度傳感器） 原理：基于電容原理的極距變化型的電容傳感器，其中一個電極固定，另一變化電極是彈性膜片。彈性膜片在外力（氣壓、液壓等）作用下發(fā)生位移，使電容量發(fā)生變化。這種傳感器可以測量氣流（液流）的振動速度（加速度），還可以進(jìn)一步測出壓力。

MEMS變電容式加速度傳感器 原理：其整個敏感元件由粘在一起的三個單晶硅片構(gòu)成。其中上、下硅片構(gòu)成兩個固定電極，中間的硅片通過化學(xué)刻蝕形成由柔性薄膜支撐的具有剛性中心質(zhì)量塊的形狀，薄膜的厚度取決于該加速度傳感器的量程。在薄膜上還有刻蝕出的小孔，當(dāng)薄膜隨質(zhì)量塊運(yùn)動時，空氣流經(jīng)小孔從而產(chǎn)生所需的阻尼力。通過其極距變化，產(chǎn)生的電流變化指示加速度值。

優(yōu)點(diǎn)：有較好的低頻特性、靈敏度高、環(huán)境適應(yīng)性好，受溫度的影響比較小；適用于運(yùn)動及穩(wěn)態(tài)加速度的測量、低頻低G值測量，且可耐受高G值沖擊。

缺點(diǎn)：信號的輸入與輸出呈非線性關(guān)系、輸出阻抗高，負(fù)載能力差、受電纜的電容影響較大。

應(yīng)用領(lǐng)域：電梯的加速及減速測試、飛機(jī)的顫振試驗(yàn)、飛行器的發(fā)射與飛行試驗(yàn)，在某些領(lǐng)域無可替代，如安全氣囊，手機(jī)移動設(shè)備等。

應(yīng)變式加速度傳感器

應(yīng)變式加速度傳感器 原理：質(zhì)量塊固定在懸臂梁的一端，而懸臂梁的另一端固定在傳感器基座上，懸臂梁的上下兩個面都貼有應(yīng)變片并組成惠斯通電橋，質(zhì)量塊和懸臂梁的周圍填充硅油等阻尼液，用以產(chǎn)生必要的阻尼力。被測物運(yùn)動導(dǎo)致傳感器運(yùn)動，其基座通過懸臂梁將運(yùn)動傳遞給質(zhì)量塊。此慣性力作用在懸臂梁使之發(fā)生形變，引起其上的應(yīng)變片電阻值變化。在恒定電源的激勵下，應(yīng)變片組成的電橋會產(chǎn)生與加速度成比例的電壓輸出信號，以此指示加速度值。

優(yōu)點(diǎn)：精度高，測量范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。

缺點(diǎn)：對于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱，需采取一定的補(bǔ)償措施；測量精度越高，越容易損壞。

壓阻式加速度傳感器

MEMS結(jié)構(gòu)壓阻式加速度傳感器 原理：基于半導(dǎo)體材料(單晶硅)的壓阻效應(yīng)原理制成的傳感器，整個傳感器的核心部件（質(zhì)量塊、懸臂梁和支架）由一個單晶硅蝕刻而成，直接在硅懸臂梁的根部擴(kuò)散出電阻并形成惠斯通電橋。

優(yōu)點(diǎn)：輸出阻抗低、輸出電平高、內(nèi)在噪聲低、對電磁和靜電干擾的敏感度低、易于進(jìn)行信號調(diào)理；在承受大沖擊加速度作用時零漂很?。还ぷ黝l帶寬。

缺點(diǎn)：靈敏度低、溫度效應(yīng)嚴(yán)重。

應(yīng)用領(lǐng)域：集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于振動和沖擊的測量、顫振研究等領(lǐng)域，如汽車碰撞實(shí)驗(yàn)、測試儀器、設(shè)備振動監(jiān)測等。

電感式加速度傳感器

電感式加速度傳感器測量 原理：利用電磁感應(yīng)原理，將傳感器質(zhì)量塊在線圈中的運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線圈自感量或互感量的變化，進(jìn)而由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量，指示加速度的變化。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，測量精度高，零點(diǎn)穩(wěn)定，輸出功率較大。

缺點(diǎn)：靈敏度、線性度和測量范圍相互制約，傳感器分辨力與測量范圍有關(guān)，測量范圍大，分辨力低，反之則高；對激磁電源的頻率和幅度的穩(wěn)定度要求較高；傳感器自身頻率響應(yīng)低，不適用于快速動態(tài)測量。

伺服式加速度傳感器

伺服式加速度傳感器 原理：傳感器的振動系統(tǒng)由 "m-k”系統(tǒng)組成，與一般加速度計相同，但質(zhì)量m上還接著一個電磁線圈，當(dāng)基座上有 加速度輸入時，質(zhì)量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經(jīng)伺服放大器 放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產(chǎn)生電磁恢復(fù)力，力圖使質(zhì)量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下工作。

優(yōu)點(diǎn)：是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動態(tài)性能好、動態(tài)范圍大和線性度好等特點(diǎn)；由于反饋?zhàn)饔?，增?qiáng)了抗干擾的能力，提高測量精度，擴(kuò)大了測量范圍，伺服加速度測量技術(shù)廣泛地應(yīng)用于慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中，在高精度的振動測量和標(biāo)定中也有應(yīng)用。

缺點(diǎn)：成本高

技術(shù)指標(biāo)

傳感器主要工作指標(biāo)分為 有效響應(yīng) 與 亂真響應(yīng) 兩類。

有效響應(yīng) effective response：在傳感器靈敏軸方向上，由輸入的機(jī)械振動或沖擊所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是正確使用傳感器進(jìn)行測量，取得可靠數(shù)據(jù)所期望的。

亂真響應(yīng) spurious response：在使用傳感器測量機(jī)械振動或沖擊時，由同時存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是干擾正確測量的，是不期望的。

有效響應(yīng)主要技術(shù)指標(biāo)有：靈敏度；幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)；非線性度。

亂真響應(yīng)主要技術(shù)指標(biāo)有：溫度響應(yīng)；瞬變溫度靈敏度；橫向靈敏度；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動靈敏度；基座應(yīng)變靈敏度；磁靈敏度；安裝力矩靈敏度；對特殊環(huán)境的響應(yīng)。

傳感器的選擇

主要集中在以下指標(biāo)：1、傳感器種類；2、量程；3、靈敏度；4、頻響帶寬；5、重量。