什么是加速度計
加速度計由機械傳感元件組成,可以測量一個或多個軸上的加速度。傳感元件由通過機械懸掛系統(tǒng)連接到參考系的證明質(zhì)量組成。在MEMS傳感器中,證明質(zhì)量是極小的地震質(zhì)量,懸掛系統(tǒng)由硅彈簧制成。
加速度計算方法
每當(dāng)傳感器因加速度而受到一些慣性力時,證明質(zhì)量就會從其穩(wěn)定位置偏轉(zhuǎn)。牛頓第二運動定律控制了這一點。證明質(zhì)量與加速度的偏轉(zhuǎn)由拉普拉斯方程表示,如下所示:
x/a = 1/(s2 + b/m + s*k/m)
備注:x 是證明質(zhì)量的位移,a 是加速度,s 是拉普拉斯運算符,b為阻尼系數(shù),m 是證明質(zhì)量的質(zhì)量,k是懸架系統(tǒng)的機械彈簧常數(shù)。
下式給出了傳感器的諧振頻率:
fn = √(千米)
以下公式給出了質(zhì)量因數(shù):
Q = √(m*k)/b
以下公式給出了傳感器的靈敏度(開環(huán)):
S = m/k
然后,您可以看到,如果靈敏度增加,諧振頻率會降低,反之亦然。這種權(quán)衡可以通過閉環(huán)系統(tǒng)進行調(diào)整。阻尼系數(shù)決定了加速度計的最大帶寬。在MEMS加速度計中,阻尼系數(shù)通常是可變的,并隨著證明質(zhì)量的位移而增加。
在所有類型的微機械加速度計中,證明質(zhì)量的位移是通過位置測量接口測量的,就像在電容測量中一樣,有可移動的板附著在證明質(zhì)量上,這些板沿著固定電容電極之間的證明質(zhì)量移動。在加速度計的設(shè)計中使用了許多類型的傳感機制。一些常見的檢測方法包括壓阻式、電容式、壓電式、光學(xué)和隧道電流。
加速度計可以有開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)。如果直接將來自位置測量接口的電信號用作輸出信號,則稱為開環(huán)加速度計。大多數(shù)加速度計傳感器都是開環(huán)的,因為它們易于構(gòu)建。然而,由于彈簧常數(shù)可變、阻尼系數(shù)可變和非線性證明質(zhì)量位移,開環(huán)加速度計必須以高公差進行管理。一下加速度傳感器型號如:G-LINK-200-8G、G-LINK-200-R等。
在閉環(huán)加速度計中,有一個反饋系統(tǒng),該系統(tǒng)對證明質(zhì)量施加與其加速度成比例的反饋力,使證明質(zhì)量回到其靜止位置。這樣,非線性因素被抵消,靈敏度取決于反饋控制,并且可以使用電信號控制器精確控制傳感器的動態(tài)。證明質(zhì)量可以使用靜電、熱或磁致動放回其靜止位置??刂品答伭Φ姆答佇盘柨梢允悄M的或數(shù)字的。所有這些都增加了傳感器設(shè)計的復(fù)雜性。