加速度傳感器選用要點

加速度傳感器針對不同的應用場景，也在特性上體現(xiàn)為不同的規(guī)格。用戶需根據(jù)自身的具體需要選取適合的產(chǎn)品。選擇加速度傳感器需要考慮的因素：模擬輸出vs數(shù)字輸出、測量軸數(shù)量、測量值、靈敏度、帶寬、電阻/緩存機制等等方面。如汽車車身沖擊傳感器或洗衣機等家電的振動傳感器等來說，需選用高頻（50~100Hz）的加速度傳感器；對于硬盤的跌落和振動保護，需要中頻（20~50Hz）以上的加速度傳感器；而手持設備的姿態(tài)識別和動作檢測只需低頻（0~20Hz）產(chǎn)品即可。加速度傳感器的選取還需要考慮滿量程（Full Scale，F(xiàn)S）、靈敏度及解析度等元件的特性。滿量程表示傳感器可測量的更大值和更小值間的范圍；靈敏度與ADC等級有關，是產(chǎn)生測量輸出值的更小輸入值；解析度則表示了輸入?yún)?shù)更小增量。除此之外，加速度傳感器按輸出的不同還可分為模擬式和數(shù)字式兩種。其中模擬式加速度傳感器輸出值為電壓，還需要在系統(tǒng)中添加模數(shù)轉換（ADC）；數(shù)字式加速度傳感器的接口芯片中已經(jīng)集成了ADC電路，可直接以SPI或I2C等實現(xiàn)數(shù)字傳輸。數(shù)字式產(chǎn)品在成本上也有一定優(yōu)勢，因為高質量ADC通常比較昂貴，價格甚至可超過傳感器部分的單獨售價。

加速度傳感器性能特點具有非常優(yōu)越的技術指標和環(huán)境特性指標，它適用于對輕巧結構的振動與沖擊進行測量。傳感器在加速過程中，通過對質量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值?？捎糜谝话悱h(huán)境和較惡劣環(huán)境的工程測試。適用于長期在線監(jiān)測及惡劣的環(huán)境中。具有較高靈敏度，屬于低頻高靈敏度的傳感器。加速度計，產(chǎn)品具有優(yōu)良的長期穩(wěn)定性、重復性、啟動性能、高可靠性及集成度高等特點。產(chǎn)品既可用于靜態(tài)測試也可以用于動態(tài)測試，也是一款標準的振動傳感器。

微加速度傳感器有壓阻式、壓電式、電容式等形式。壓電式傳感器是利用彈簧質量系統(tǒng)原理。因此，在實際系統(tǒng)中，為了提高導航系統(tǒng)的精度，利用三軸轉臺進行標定實驗，標定加速度計零位偏置，以便進行修正補償，降低加速度計零位偏置對系統(tǒng)帶來的不利影響。敏感芯體質量受振動加速度作用后產(chǎn)生一個與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號。壓電式加速度傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源等特點，是被為廣泛使用的振動測量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器的結構簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標與材料特性、設計和加工工藝密切相關，因此在市場上銷售的同類傳感器性能的實際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。廊坊市航新儀器儀表有限公司秉承三十三所幾十年加速度計研制歷程，目前石英撓性加速度計、加速度傳感器廠已經(jīng)形成了系列化產(chǎn)品，產(chǎn)品類型從微重力測量用的的μg級GJN-06A-I加速度計，到石油鉆井用低成本、抗惡劣環(huán)境型GJN-06K加速度計，多達十幾種，廣泛應用于航天、航空、船舶、石油、巖土工程等諸多領域，為各類系統(tǒng)的導航、制導、控制、調(diào)平、監(jiān)測等提供信號。

　這些年來隨著慣導系統(tǒng)廣泛的應用發(fā)展對其加速度計的精度要求、穩(wěn)定要求不斷提高有以下幾點性能范圍：

　　1、測量范圍：-g~ g

　　2、閾值：10-5g~10-6g

　　3、線性度：10-2%~10-4%

　　4、偏值：10-3g~10-5g

　　因為慣性導航需要的精度要求很高所以對其加速度計的性能需要保持很好的特性，所以需要考慮溫度的變化、儀表的機電參數(shù)和電子部件參數(shù)隨時間變化、受到磁、輻射和其它干擾以及對象隨線加速度和角加速度運動而出現(xiàn)誤差的可能性。不管您打算在實驗室（用于震動、沖擊或下落測試測量）還是在現(xiàn)場（用于測量施工設備、測井設備、汽車碰撞測試或其他應用）使用加速度傳感器，處理好上述問題都能確保您的結果準確、可重復和線性。為了消除這些誤差,除了優(yōu)化儀表的結構和系統(tǒng)外,還要研究儀表的校正方法,建立誤差模型以便在對象的數(shù)字計算機中進行算法補償。

　　現(xiàn)在有很多不錯的加速度計結構方案并生產(chǎn)使用，而慣導系統(tǒng)中主要采用有擺式積分陀螺加速度計、力平衡式加速度計、振弦加速度計、振梁加速度計和單晶硅微加工加速度計。

　　1、擺式積分陀螺加速度計：優(yōu)點是刻度系數(shù)的長期穩(wěn)定性好。

　　2、力平衡式加速度計:優(yōu)點是它利用閉路系統(tǒng)的負反饋原理把檢測質量懸浮在其結構的某一固定位置上，是應用廣泛的一種。

　　3、振弦式加速度計:比力平衡式加速度計的抗輻射性能好,比擺式積分陀螺加速度計尺寸小、結構簡單、價格便宜.