什么是加速度计
加速度计由机械传感元件组成,可以测量一个或多个轴上的加速度。传感元件由通过机械悬挂系统连接到参考系的证明质量组成。在MEMS传感器中,证明质量是极小的地震质量,悬挂系统由硅弹簧制成。
加速度计算方法
每当传感器因加速度而受到一些惯性力时,证明质量就会从其稳定位置偏转。牛顿第二运动定律控制了这一点。证明质量与加速度的偏转由拉普拉斯方程表示,如下所示:
x/a = 1/(s2 + b/m + s*k/m)
备注:x 是证明质量的位移,a 是加速度,s 是拉普拉斯运算符,b为阻尼系数,m 是证明质量的质量,k是悬架系统的机械弹簧常数。
下式给出了传感器的谐振频率:
fn = √(千米)
以下公式给出了质量因数:
Q = √(m*k)/b
以下公式给出了传感器的灵敏度(开环):
S = m/k
然后,您可以看到,如果灵敏度增加,谐振频率会降低,反之亦然。这种权衡可以通过闭环系统进行调整。阻尼系数决定了加速度计的最大带宽。在MEMS加速度计中,阻尼系数通常是可变的,并随着证明质量的位移而增加。
在所有类型的微机械加速度计中,证明质量的位移是通过位置测量接口测量的,就像在电容测量中一样,有可移动的板附着在证明质量上,这些板沿着固定电容电极之间的证明质量移动。在加速度计的设计中使用了许多类型的传感机制。一些常见的检测方法包括压阻式、电容式、压电式、光学和隧道电流。
加速度计可以有开环或闭环系统。如果直接将来自位置测量接口的电信号用作输出信号,则称为开环加速度计。大多数加速度计传感器都是开环的,因为它们易于构建。然而,由于弹簧常数可变、阻尼系数可变和非线性证明质量位移,开环加速度计必须以高公差进行管理。一下加速度传感器型号如:G-LINK-200-8G、G-LINK-200-R等。
在闭环加速度计中,有一个反馈系统,该系统对证明质量施加与其加速度成比例的反馈力,使证明质量回到其静止位置。这样,非线性因素被抵消,灵敏度取决于反馈控制,并且可以使用电信号控制器精确控制传感器的动态。证明质量可以使用静电、热或磁致动放回其静止位置。控制反馈力的反馈信号可以是模拟的或数字的。所有这些都增加了传感器设计的复杂性。