加速度计的作用(加速度计的作用和原理)

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【嵌牛导读】加速度传感器（accelerationtransducer），是一种将加速度转换为信号的传感器，可用来测量加速力（物体在加速过程中作用于物体的力）。

【嵌牛鼻子】加速度传感器（accelerationtransducer）。

【嵌牛提问】加速度计的工作原理。

【嵌牛正文】

简介：

加速度传感器，英文名称为accelerationtransducer，是一种将加速度转换为信号的传感器，可用来测量加速力（物体在加速过程中作用于物体的力）。

现已广泛应用于汽车制动启动检测、工程测振、地质勘探等多种领域，主要用于汽车安全气囊、牵引控制系统、防抱死系统等安全性能方面。

加速度传感器可分为压电式、压阻式、电容式、伺服式四种，多数加速度传感器是根据压电效应来工作的。

目前，压电式加速度传感器已广泛应用于机器设备的振动测量上，可有效检测机器潜在故障并达到自我保护，以避免对工人产生意外伤害。

那么我们接下来就来了解一下压电效应以及压电式加速度传感器是如何运用压电效应的。

加速度传感器原理--压电效应：

压电式加速度传感器又称为压电加速度计，是一种惯性式传感器。利用的是压电晶体的压电效应。其中，压电晶体指具有“压电效应”的晶体，如压电陶瓷，石英等。那么压电效应是什么呢？其具体定义如下：

压电效应：某些电介质受到外力作用变形的同时，其内部还会发生极化的现象，在其内部建立电场，使其两个相对表面上出现正负相反的电荷;而一旦外力去除，它又恢复到之前不带电的状态，我们将这种现象称为正压电效应。

既然有正压电效应，那么必然也会有逆压电效应，所谓的逆压电效应指的是当在电介质的极化方向上施加电场时，电介质也会发生变形，而一旦电场去除，电介质的变形也随之消失，我们将这种现象称为逆压电效应。

总而言之，正压电效应是指外力引起变形的同时也引起极化现象，逆压电效应是指施加电场出现极化现象的同时也引起变形。

根据压电效应研制的加速度传感器便是压电式加速度传感器。

加速度传感器原理：

加速度计受振，使得质量块加在压电晶体上的力发生变化，当被测振动频率远远低于加速度计的固有频率时，被测加速度的变化与力的变化成正比，因此可通过力的大小判断加速度的大小。

由于正压电效应，使得其变形的同时也产生电场，两个相对表面上出现正负相反电荷，产生电压，因此可将加速度转化成电压输出。

加速度计的作用和原理

加速度计(accelerometer)测量加速度的仪表。

加速度测量是工程技术提出的重要课题。

当物体具有很大的加速度时，物体及其所载的仪器设备和其他无相对加速度的物体均受到能产生同样大的加速度的力，即受到动载荷。

欲知动载荷就要测出加速度。

其次，要知道各瞬时飞机、火箭和舰艇所在的空间位置，可通过惯性导航(见陀螺平台惯性导航系统)连续地测出其加速度，然后经过积分运算得到速度分量，再次积分得到一个方向的位置坐标信号，而三个坐标方向的仪器测量结果就综合出运动曲线并给出每瞬时航行器所在的空间位置。

再如某些控制系统中，常需要加速度信号作为产生控制作用所需的信息的一部分，这里也出现连续地测量加速度的问题。

能连续地给出加速度信号的装置称为加速度传感器。

常见加速度计的构件如下：外壳(与被测物体固连)、参考质量，敏感元件、信号输出器等。

加速度计要求有一定量程和精确度、敏感性等，这些要求在某种程度上往往是矛盾的。

以不同原理为依据的加速度计，其量程不同(从几个g到几十万个g)，它们对突变加速度频率的敏感性也各不相同。

常见的加速度计所依据的原理有：①参考质量由弹簧与壳体相连(见图)，它和壳体的相对位移反映出加速度分量的大小，这个信号通过电位器以电压量输出；②参考质量由弹性细杆与壳体固连，加速度引起的动载荷使杆变形，用应变电阻丝感应变形的大小，其输出量是正比于加速度分盘大小的电信号；③参考质量通过压电元件与壳体固连，质量的动载荷对压电元件产生压力，压电元件输出与压力即加速度分量成比例的电信号：④参考质量由弹簧与壳体连接，放在线圈内部，反映加速度分量大小的位移改变线圈的电感，从而输出与加速度成正比的电信号。

此外，尚有伺服类型的加速度计，其中引入一个反馈回路，以提高测量的精度。

为了测出在平面或空间的加速度矢量，需要两个或三个加速度计，各测量一个加速度分量。

角加速度计的原理类似加速度计，它的外盒装在转动物体上，由于角加速度，在参考质量上产生切向动载荷，可输出与切向加速度或角加速度大小成比例的信号。

随被测运动物体和测量要求的不同，加速度计有各种原理和实现方式。

如在飞行器上，有按陀螺原理设计的陀螺加速度仪等。

测量运载体线加速度的仪表。

测量飞机过载的加速度计是最早获得应用的飞机仪表之一。

飞机上还常用加速度计来监控发动机故障和飞机结构的疲劳损伤情况。

在各类飞行器的飞行试验中，加速度计是研究飞行器颤振和疲劳寿命的重要工具。

在飞行控制系统中，加速度计是重要的动态特性校正元件。

在惯性导航系统中，高精度的加速度计是最基本的敏感元件之一。

不同使用场合的加速度计在性能上差异很大，高精度的惯性导航系统要求加速度计的分辨率高达0.001g，但量程不大；测量飞行器过载的加速度计则可能要求有10g的量程，而精度要求不高。