加速度传感器的工作原理及分类

一、定义：能感受加速度并转换成可用输出信号的传感器被称为加速度传感器。

二、分类

1、压电式：压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。

2、压阻式：基于世界领先的MEMS硅微加工技术，压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点，易于集成在各种模拟和数字电路中，广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。

3、电容式：电容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器。电容式加速度传感器/电容式加速度计是比较通用的加速度传感器。在某些领域无可替代，如安全气囊，手机移动设备等。电容式加速度传感器/电容式加速度计采用了微机电系统（MEMS）工艺，在大量生产时变得经济，从而保证了较低的成本。

4、伺服式：伺服式加速度传感器是一种闭环测试系统，具有动态性 能好、动态范围大和线性度好等特点。其工作原理，传感器的振动系统由 “m-k”系统组成，与一般加速度计相同，但质量m上还接着一个电磁线圈，当基座上有 加速度输入时，质量块偏离平衡位置，该位移大小由位移传感器检测出来，经伺服放大器 放大后转换为电流输出，该电流流过电磁线圈，在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力，力图使质量块保持在仪表壳体中原来的平衡位置上，所以伺服加速度传感器在闭环状态下工作。由于有反馈作用，增强了抗干扰的能力，提高测量精度，扩大了测量范围，伺服加速度测量技术广泛地应用于惯性导航和惯性制导系统中，在高精度的振动测量和标定中也有应用。

三、压电式加速度传感器的信号输出形式：

（1）电荷输出型：

传统的压电加速度计通过内部敏感芯体输出一个与加速度成正比的电荷信号。实际使用中传感器输出的高阻抗电荷信号必须通过二次仪表将其转换成低阻抗电压信号才能读取。由于高阻抗电荷信号非常容易受到干扰，所以传感器到二次仪表之间的信号传输必须使用低噪声屏蔽电缆。由于电子器件的使用温度范围有限，所以高温环境下的测量一般还是使用电荷输出型。

（2）IEPE输出型

IEPE型压电加速度计既工程人员称之的ICP型压电加速度计，也称为低阻抗电压输出型加速度计。压电传感器换能器输出的电荷通过装在传感器内部的前置放大器转换成低阻抗的电压输出，而IEPE型传感器则为二线输出形式，采用恒电流电压源供电，直流供电和信号使用同一根线的方式，因为直流电部分在恒电流电源的输出端需要通过高通滤波器滤去杂波信号。

IEPE型传感器的最大优点是测量信号质量好、噪声小、抗外界干扰能力强和测量 距离远，特别是随着科技的发展，现在已经有很多新型的数采系统很多都已配备恒流电压源，因此，IEPE传感器能与数采系统直接相连而不需要任何其他二次仪表，在振动测试中IEPE传感器已逐渐取代传统的电荷输出型压电加速度计。