沖擊加速度傳感器常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

沖擊加速度傳感器的結(jié)構(gòu)形式多，常見(jiàn)的有柱式、膜片式結(jié)構(gòu)，如圖1所示，是我們采用的周邊圓支圓形規(guī)膜片結(jié)構(gòu)，中心帶敏感質(zhì)量塊?？拷鼒A膜片邊緣應(yīng)變最大的位置，用擴(kuò)散參雜法沿徑向110和切向110晶向擴(kuò)散四個(gè)阻值相等的電阻條，經(jīng)蒸渡鋁電極鏈接4個(gè)性能一致的電阻構(gòu)成惠斯頓電橋。

適用于最大量程達(dá)100000g 的沖擊加速度參數(shù)測(cè)量與控制。

量程 ±100000g

頻率響應(yīng) 0.1～10000Hz

輸出信號(hào) 0.15 ±50mv～4800mv(可變) 測(cè)量線性度、重復(fù)性及遲滯性

均優(yōu)于1% 供電電壓 ±15±0.5V 功耗

在工業(yè)自動(dòng)控制、汽車(chē)、地震測(cè)量、軍事和空間系統(tǒng)等領(lǐng)域中的許多場(chǎng)合都是用沖擊加速度傳感器，由于受工作環(huán)境的限制，要求沖擊加速度傳感器應(yīng)具有高的諧振頻率，動(dòng)態(tài)性能要好，以保證快速、準(zhǔn)確測(cè)試出被測(cè)對(duì)象的沖擊力或沖擊加速度。

沖擊加速度傳感器特點(diǎn)

1、大沖擊測(cè)量。

2、重量輕、剛度高、響應(yīng)快、溫度特性好。

3、隔離浮置。

沖擊加速度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)

沖擊加速度傳感器靈敏度的選擇

加速度傳感器產(chǎn)品介紹給出了參考量程范圍，目的是讓用戶在眾多不同靈敏度的加速度傳感器中能方便地選出合適的產(chǎn)品，最小加速度測(cè)量值也稱最小分辨率，考慮到后級(jí)放大電路噪聲問(wèn)題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最小可用值，以確保最佳信噪比。

最大測(cè)量極限要考慮加速度傳感器自身的非線性影響和后續(xù)儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測(cè)加速度×傳感器的電荷/電壓靈敏度，以上數(shù)值是否超過(guò)配套儀器的最大輸入電荷/電壓值，建議如已知被測(cè)加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇（兼顧頻響、重量），同時(shí)，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號(hào)，提高信噪比。

沖擊加速度傳感器頻率選擇

生產(chǎn)廠給出的頻響曲線是用螺釘安裝的，一般將曲線分成二段：諧振頻率和使用頻率。使用頻率的給值是按靈敏度偏差給出，有±10%、±5%、±3dB。諧振頻率一般是避開(kāi)不用，但也有特例，如軸承故障檢測(cè)。

選擇加速度傳感器的頻率應(yīng)高于被測(cè)物的振動(dòng)頻率，有倍頻分析要求的加速度傳感器頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻，加速度傳感器可選擇0.2Hz～1kHz左右，機(jī)械設(shè)備一般是中頻段，可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計(jì)頻率，選擇0.5Hz～5kHz的加速度計(jì)。沖擊測(cè)量高頻居多。

加速度傳感器的安裝方式不同也會(huì)改變使用頻響（對(duì)振動(dòng)值影響不大），安裝面要平整、光潔，安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、安全的原則。

加速度傳感器的重量、靈敏度與使用頻率成反比，靈敏度高，重量大，使用頻率低，這也是選擇的技巧。

沖擊加速度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動(dòng)的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類，常見(jiàn)的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。中心壓縮頻響高于剪切型，剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測(cè)量速度、位移時(shí)，最好選用剪切型產(chǎn)品，這樣所得信號(hào)波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。

52加速度傳感器（Model 52 Accelerometer）采用先進(jìn)的壓阻式MEMS傳感元件設(shè)計(jì)制造，具有卓越的動(dòng)態(tài)范圍和穩(wěn)定性。52加速度傳感器采用全橋輸出配置，工作溫度范圍從-40℃到121℃。傳感器內(nèi)部的氣體阻尼提供了優(yōu)秀的抗沖擊能力和高達(dá)7kHz的幅度/相位響應(yīng)。

壓電式加速度傳感器的性能和參數(shù)與壓阻式加速度傳感器的性能和參數(shù)一樣，包括靈敏度、頻率響應(yīng)、精度誤差等。但是，兩者性能有較大差別，例如壓電式加速度傳感器是電容性的，高阻抗，而壓阻式加速度傳感器是電阻性，低阻抗;壓電式加速度傳感器的頻響范圍較窄，在恒定方向加速度下壓電式加速度傳感器不輸出信號(hào)，通常其頻響范圍為2～270Hz;壓電式加速度傳感器的誤差較小，通常約為壓阻式加速度傳感器的一半。

有兩種方法：①描述沖擊波形本身的固有特性?？稍跁r(shí)域內(nèi)用波形的形狀、峰值、脈沖寬度（即持續(xù)時(shí)間）等參量描述，這種描述適用于簡(jiǎn)單脈沖型沖擊；也可在頻域內(nèi)用傅里葉譜求出沖擊的主要頻率分量和頻率范圍，這種描述既適用于簡(jiǎn)單脈沖型沖擊也適用于復(fù)雜脈沖型沖擊。圖2為半正弦脈沖及其傅里葉幅值譜。②描述沖擊對(duì)系統(tǒng)的作用效果?？刹捎脹_擊響應(yīng)譜（簡(jiǎn)稱沖擊譜），即無(wú)阻尼的或有阻尼的單自由度系統(tǒng)對(duì)作用在系統(tǒng)基座上的沖擊的響應(yīng)峰值同該系統(tǒng)同有頻率的函數(shù)關(guān)系。沖擊譜又可細(xì)分為：僅在作用期間獲得的沖擊譜稱為初始沖擊譜（簡(jiǎn)稱主譜）；在沖擊作用之后獲得的沖擊譜稱為剩余沖擊譜（簡(jiǎn)稱余譜）；主譜和余譜中取最大值后形成的沖擊譜稱為最大譜。圖3為半正弦脈沖作用于無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)后得到的沖擊譜。

沖擊譜的概念提出較早，由于它比較簡(jiǎn)單，而且很多系統(tǒng)在一定程度上可以當(dāng)作單自由度系統(tǒng)，所以可以通過(guò)沖擊譜了解機(jī)器設(shè)備因受沖擊而破壞的程度，因此沖擊譜至今仍是研究沖擊的重要工具。但它沒(méi)有考慮到相位因素，提供的只是一種不完整的信息。