QA—3000型石英挠性加速度计的高性能试验结果

加速度传感器的选择

加速度传感器选型 压电加速度传感器因其频响宽、动态范围大、可靠性高、使用方便，受到广泛应用。在一般通用振动测量时，用户主要关心的技术指标为：灵敏度、频率范围，内部结构、内置电路型与纯压电型的区别，现场环境与后续仪器配置等。 一、灵敏度的选择 制造商在产品介绍或说明书中一般都给出传感器的灵敏度和参考量程范围，目的是让用户在选择不同灵敏度的加速度传感器时能方便地选出合适的产品，最小加速度测量值也称最小分辨率，考虑到后级放大电路噪声问题，应尽量远离最小可用值，以确保最佳信噪比。最大测量极限要考虑加速度传感器自身的非线性影响和后续仪器的最大输出电压。 估算方法：最大被测加速度×传感器电荷（电压）灵敏度，其数值是否超过配套仪器的最大输入电荷（电压）值。建议如已知被测加速度范围可在传感器指标中的“参考量程范围”中选择（兼顾频响、重量），同时，在频响、质量允许的情况下，尽量选择高灵敏度的传感器，以提高后续仪器输入信号，提高信噪比。在兼顾频响、质量的同时，可参照以下范围选择传感器灵敏度：以电荷输出型压电加速度传感器为例： 1、土木工程和超大型机械结构的振动在0.1g-10g (1g=9.81m/s2)左右，可选电荷灵敏度在300pC/ms-2～ 30pC/ms-2的压电加速度传感器，属于电荷输出型压电加速度传感器 2、特殊的土木结构（如桩基）和机械设备的振动在100ms-2～1000ms-2，可选择20pC/ms-2～2pC/ms-2的加速度传感器。 3、冲击，碰撞测量量程一般10000ms-2～1000000ms-2，可选则传感器灵敏度是0.2pC/ms-2～ 0.002pC/ms-2的加速度传感器。 二、频率选择 制造商给出的加速度传感器的频响曲线是用螺钉刚性连接安装的。 一般将曲线分成二段：谐振频率和使用频率。使用频率是按灵敏度偏差给出的，有±10%、±5%、±3dB。谐振频率一般是避开不用的，但也有特例，如轴承故障检测。选择加速度传感器的频率范围应高于被测试件的振动频率。有倍频分析要求的加速度传感器频率响应应更高。土木工程一般是低频振动，加速度传感器频率响应范围可选择0.2Hz～1kHz，机械设备一般是中频段，可根据设备转速、设备刚度等因素综合估算振动频率，选择0.5Hz～ 5kHz 的加速度传感器。如发电机转速在3000rms 时，除以60s 此时它的主频率为50Hz。碰撞、冲击测量高频居多。 加速度传感器的安装方式不同也会改变使用频响(对振动值影响不大)。 安装面要平整、光洁，安装选择应根据方便、安全的原则。我们给出同一只AD500S 加速度传感器不同安装方式的使用频率：螺钉刚性连接（±10%误差）10kHz；环氧胶或“502”粘接安装6kHz；磁力吸座安装 2kHz；双面胶安装1kHz。由此可见，安装方式的不同对测试频率的响应影响很大，应注意选择。加速度传感器的质量、灵敏度与使用频率成反比，灵敏度高，质量大，使用频率低，这也是选择的技巧。 三、内部结构 内部结构是指敏感材料晶体片感受振动的方式及安装形式。有压缩和剪切两大类，常见的有中心压缩、平面剪切、三角剪切、环型剪切。 中心压缩型频响高于剪切型，剪切型对环境适应性好于中心压缩型。如配用积分型电荷放大器测量速度、位移时，最好选用剪切型产品，这样所获得的信号波动小，稳定性好。 四、内置电路 内置的概念是将放大电路置于加速度传感器内，成为具有电压输出功能的传感元件。它可分双电源(四线)和单电源(二线、带偏置，又称ICP) 两种，下面所指内装电路专指ICP

加速度传感器的安装方法

加速度传感器的安装方法 1.目的： 将用书面形式来阐述加速度计的粘接式安装方法，我们的工程师在这个应用领域中进行了许多调查研究并得出结论：正确的加速度计粘接方法是十分重要的。这些信息将有助于测试工程师和技师在粘接一些特殊类型的传感器时获得更好的帮助并做出更好的决定。 2.背景： 测试工程师和技师们常常会问：如何避免在安装被测物体表面上不用打出螺孔而进行加速度计的安装？例如合成和碾压材料表面安装时厚度不足，在一块很小的表面区域中存在着很多不牢固的整体性结构，多样性的安装方式使得加速度计的安装方式具有很大的随意性，在这种状况下我们使用粘接剂粘合加速度计是最合适的安装方式。 测试人员将会决定在什么样的环境下采用什么类型的粘接剂更符合测试要求。加速度计的自然频率由粘接的耦合程度决定，选择正确的粘合剂将是很重要的一步。有些重要的问题是必须要考虑的：加速度计的重量，测试时的频率和带宽，测试时的振幅和温度。还要考虑一些测试过程中会出现的问题：正弦曲线的受限和测试中出现的随机振动。通常，工程师和技师将会根据测试不同的需求选择合适的粘接剂来粘接加速度计。 这些粘接剂包括：氰基丙烯酸盐,磁铁，双面胶带，石蜡，热粘接剂等，问题的关键在于如何能够有效的选择和使用这些粘接剂。下面我们来解决这些问题。在正弦振动测试过程中751-100和2226C是两种典型的被广泛应用的加速度计，分别用氰基丙烯酸盐,磁铁，双面胶带，石蜡，热粘接剂对它进行粘接。一般在高温控制室中进行，以此来校验加速度计在其他温度改变之前的频率响应。用热电偶来监控烤箱中的温度用于校准加速度计。 ３.建议： 在加速度计的粘接过程中，粘合剂的使用数量将在加速度计能否达到良好的频率响应中起到很关键的作用。在一块小的薄膜上尽可能的用最少的粘接剂粘接加速度计将会直接的促进加速度计频率响应传送性能的提高。在安装传感器之前要用碳氢化合物的溶解液：比如（Loctite? X-NMS）来清洁其要安装的表面，在安装传感器的时候通常要用到氰基丙烯酸盐, 磁铁，双面胶带，石蜡，将它们均匀地涂抹在粘接加速度计被粘表面，合适的厚度将会起到良好的粘接效果。热粘接剂的使用有很多的注意事项，要注意安装过程中热粘接剂的凝固时间。 751-100和2226C是两种最具有代表的普通加速度计。751-100重7.8克，在测试高频振动时，频率响应在1－15K HZ。2226C重2.8克，在使用氰基丙烯酸盐粘接到高频振动台的时候，频率响应在1－5K HZ。 粘接剂安装方法介绍： 氰基丙烯酸盐 在测试传感器中一个加速度计的重量一般小于10克，这是它们的优势所在，在751-100和2226C两种传感器的粘接中可以使用氰基丙烯酸盐的粘合剂，使用温度范围通常在-18°C 到+121°C之间。氰基丙烯酸盐的粘合剂也可用于121°C之上，通常能达到177°C。氰基丙烯酸盐是一种用于粘合坚固塑料的胶液，这种胶液可用于粘接金属，玻璃，橡胶和各种塑料。使用氰基丙烯酸盐的稀释剂可以加快凝固时间。通常氰基丙烯酸盐用来粘接铝，不锈钢。甲基氰基丙烯酸盐通常被推荐用来粘接和固定金属和玻璃。不能确定的是氰基丙烯酸酯在其他材料方面的应用，我们还需要做进一步的测试。 优点： 1.室温时粘接效果好，凝固时间较快。 2.频率响应宽，温度范围宽。 缺点：

基于压电加速度计速度测量信号调理电路设计要点

课程设计报告 题目基于单片机的压电加速度传感器 低频信号采集系统的设计 2014-2015 第二学期 专业班级2012级电气5班 姓名赵倩 学号201295014196 指导教师马鸣 教学单位电子电气工程学院 2015年7月6日

课程设计任务书 1．设计目的： ①掌握电子系统的一般设计方法和设计流程；并完成加速器低频信号的理论设计。 ②掌握应用电路的multisim等软件对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验 证设计的正确性，完成电路设计。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：压电式加速度传感器作为一种微型传感器，其输出信号比较微弱，通常为几十个毫伏或几百个微伏。所以有必要对其输出电压进行信号调理。主要包括电源模块、放大模块、滤波模块等组成。 3．设计工作任务及工作量的要求： （1）查阅相关资料，完成系统总体方案设计； （2）完成系统硬件设计； （3）对所设计的电路进行仿真； （4）按照要求撰写设计说明书；

一、压电式加速度传感器的概要 (4) 二、信号采集系统的总设计方案 (5) 三、信号采集系统分析 (6) 1、电荷转换部分: (6) 2、适调放大部分 (6) 3、低通滤波部分: (7) 4、输出放大部分 (7) 5、积分器部分： (8) 四、单片机软件设计 (8) 五、Multisim仿真分析 (10) 1．仿真电路图 (10) 2.仿真波形及分析 (11) 六、误差分析 (11) 1、连接电缆的固定 (11) 2、接地点选择 (12) 3、湿度的影响 (12) 4、环境温度的影响 (12) 七、改进措施 (12) 六、心得体会 (12) 七、参考文献 (13)

石英加速度计将为感测领域带来新风貌

石英加速度计将为感测领域带来新风貌 石英拥有高准确性、极低耗电量，以及绝佳稳定性等卓越特性，使其特别适合用于感测相关市场领域，创造出许多客户能够安心采用的全新应用产品，并进一步为我们的日常生活带来重大改变。本文将从传感器在装置中扮演的角色谈起，探讨优良的传感器应具备的基本要素，并以Epson Toyocom原创的“double-T”架构为例，说明以石英晶体为材质制造的陀螺仪，如何为感测领域带来崭新的风貌。 优良传感器的“5S”标准 若拿“以量尺量测物体”为例，探讨何谓优良的传感器，则可以归纳出五项前缀均为S开头的标准，我们姑且称之为“5S”。 首先，为了准确地测量物体的长度，我们必须先把量尺的原点校准受测物体的末端。若量尺的长度不及受测物体，我们通常会进行多段式测量：第一次测量先在量尺长度所及之处先做记号，然后再将量尺的原点对准记号处进行第二次测量，以此类推。但是，这样的方式可能产生各式各样的错误，譬如量尺摆放的角度倾斜、原点校准的偏差、移动量尺时所做的记号偏离，甚至量尺本身刻度是不正确等等。 将上述概念应用在传感器上，为了避免可能的误差产生，优良的传感器无论在任何情况下，都必须确保“原点”的固定，绝不能出现原点偏移，

刻度也不能因为温湿度等外部环境影响而变化、绝对不能出现磁滞现象（hysteresis），或与其它轴线（噪声）出现相互干扰的现象。 再以“汽车紧急煞车”的例子进一步说明，当驾驶踩下煞车踏板时，系统便会产生线性地产生煞车作用。也就是说，系统将会立即以改变物理量的方式，响应煞车这项指令，而感测的结果将与变化程度成正比，而这样的特性对感测装置来说至关重要。 基于以上两个例子，我们可以归纳出5个以S为前缀的传感器特性，包括Speed（回应物理量变化的速度）、Sensitivity（对变化响应程度的敏感度）、Selectivity（只针对特定变化响应的选择能力）、Straight Response （回应物理变化量的准确性），以及Stability（保持不受外部环境影响的稳定性）。5S同时也可以作为衡量传感器效能的重要标准。 更佳的归零特性 陀螺仪传感器（gyro-sensor）正好符合上述的5S标准，并且已被广泛运用在数字单眼相机（digital single-lens reflex，泛称DSLR）中，大幅改善数位单眼相机的影像稳定效能。 陀螺仪传感器目前在数位单眼相机中，是专门用来侦测角速度（angular velocity），也就是相机震动的幅度。之后再透过致动器（actuator），将侦测到的相机震动幅度数据回传到镜头。10年前相机防手震功能首度问世时，陀螺仪传感器的5S效能远逊于目前的水平，且只能提升约一级的快门速度。然而，时至今日，陀螺仪传感器的5S效能已大幅提升。以Epson

重力加速度测量设计性试验

重力加速度测量（设计性实验） 【实验目的】 （1）推导单摆测量重力加速度的公式。 （2）掌握单摆测量重力加速度实验的实验设计方法及验证方法。 （3）掌握间接测量量不确定度的计算方法。 （4）了解单摆测量重力加速度实验的主要误差来源。 （5）估算实验仪器的选取参数并设计实验数据记录表格。 【设计实验】 设计性实验的设计过程主要有以下几步： （1）根据待测的物理量确定出实验方法（理论依据），推导出测量的数学公式；判定方法误差给测量结果带来的影响。 （2）根据实验方法及误差设计要求，分析误差来源，确定所需要采用的测量仪器（包括量程、精度等）以及测量环境应达到的要求（如空气、电磁、振动、温度、海拔高度等）。 （3）确定实验步骤、需要测量的物理量、测量的重复次数等。 （4）设计实验数据表格及要计算的物理量。 （5）实验验证。要用测得的实验数据，采用误差理论来验证实验结果。若不符合测量要求，则需对上述步骤中的有关参数做出适当调整并重做实验，据测得的实验数据进行实验验证，以此类推直到符合要求为止。 设计实验的原则应在满足设计要求的前提下，尽可能选用简单、精度低的仪器，并能降低对测量环境的要求，尽量减少实验测量次数。 【设计要求】 （1）测定本地区的重力加速度，要求重力加速度的相对不确度小于0.5%，即 g 0.5u g ≤%。确 定所需仪器的量程和精度，以及测量参数（摆长和摆动次数）。 （2）本实验是测量重力加速度的设计性实验，但考虑到设计难度、仪器资源的限制等因素，规定其实验方法采用单摆法。 （3）可用仪器有：钢卷尺（1 mm/2 m ，表示最小分度值为1 mm ，量程为2 m ，下同）、钢直尺（1 mm/1 m ）、游标卡尺（0.02 mm/20 cm ）、普通直尺（1 mm/20 cm ）、电子秒表（0.01 s ）、单摆实验仪（含摆线、摆球等）。 【实验内容】 （1）原理分析。写出单摆法测量公式完整的推导过程及近似要求，并画出原理图（查阅相关书籍及网站）。 （2）误差分析。分析实验过程中的主要误差来源并估算。 （3）不确定度的推导与计算。 （4）估算实验参数（摆长和摆动次数）。 （5）设计实验步骤与数据表格。 （6）实验与验证。 【设计提示】

常用加速度传感器有哪几种分类

1、常用加速度传感器有哪几种分类各有什么特点 答：加速度传感器按工作原理可分为压电式、压阻式和电容式。 压电式传感器是通过利用某些特殊的敏感芯体受振动加速度作用后会产生与之成正比的电荷信号的特性，来实现振动加速度的测量的，这种传感器一般都具有测量频率范围宽、量程大、体积小、重量轻、结构简单坚固、受外界干扰小以及产生电荷信号不需要任何外界电源等优点，它最大的缺点是不能测量零频率信号。 压阻式传感器的敏感芯体为半导体材料制成电阻测量电桥来实现测量加速度信号，这种传感器的频率测量范围和量程也很大，体积小重量轻，但是缺点也很明显，就是受温度影响较大，一般都需要进行温度补偿。 电容式传感器中一般有个可运动质量块与一个固定电极组成一个电容，当受加速度作用时，质量块与固定电极之间的间隙会发生变化，从而使电容值发生变化。它的优点很突出，灵敏度高、零频响应、受环境（尤其是温度）影响小等，缺点也同样突出，主要是输入输出非线形对应、量程很有限以及本身是高阻抗信号源，需后继电路给予改善。 相比之下，压电式传感器应用更为广泛一些，压阻式也有一定程度的应用，而电容式主要专用于低频测量。 2、压电式传感器又分哪几种 答：压电式传感器有多种分类方式。 按敏感芯体材料分为压电晶体（一般为石英）和压电陶瓷两类。压电陶瓷比压电晶体的压电系数要高，而且各项机电系数随温度时间等外界条件的变化相对较小，因此一般更常用的是压电陶瓷。 按敏感芯体结构形式分为压缩式、剪切式和弯曲变形梁式。压缩式结构最简单，价格便宜，但是不能有效排除各种干扰；剪切式受干扰影响最小，目前最为常用，但是制造工艺要求较高，所以价格偏高；弯曲变形梁式比较少见，其结构能够产生较大的电荷输出信号，但是测量频率范围较低，受温度影响易产生漂移，因此不推荐使用。 按信号输出的方式分为电荷输出式和低阻抗电压输出式（ICP）。电荷输出式直接输出高阻抗电荷信号，必须通过二次仪表转换成低阻抗电压读取，而高阻抗电荷信号较容易受干扰，所以对测试环境、连接线缆等的要求较高； 而ICP型传感器内部安装了前置放大器，直接转换成电压信号输出，所以相对有信号质量好、噪声小、抗干扰能力强、能实现远距离测量等优点，目前正逐步取代电荷输出式传感器。 3、选择压电式加速度传感器时有哪些基本原则 答：选择一般应用场合的压电式加速度传感器时，要从三个方面全面考虑： ①振动量值的大小②信号频率范围③测试现场环境。 作为一般的原则，灵敏度高的传感器量程范围小，反之灵敏度低的量程范围大，而且一般情况下，灵敏度越高，敏感芯体的质量块越大，其谐振频率也越低，如果谐振波叠加在被测信号上，会造成失真输出，因此选择时除

教你正确选择加速度传感器

教你正确选择加速度传感器 加速度计因其频响宽、动态范围大、可靠性高、使用方便，受到广泛应用。用户作通用振动、冲击测量时，主要关心的技术指标为：灵敏度、频率范围，内部结构，现场环境和与后续仪器配置等。 1、灵敏度的选择 扬州晶明的产品介绍给出了参考量程范围，目的是让用户在众多不同灵敏度的加速度计中能方便地选出合适的产品，最小加速度测量值也称最小分辨率，考虑到后级放大电路噪声问题，应尽量远离最小可用值，以确保最佳信噪比。最大测量极限要考虑加速度计自身的非线性影响和后续仪器的最大输出电压，估算方法：最大被测加速度传感器的电荷/电压灵敏度，以上数值是否超过配套仪器的最大输入电荷/电压值，建议如已知被测加速度范围可在传感器指标中的参考量程范围中选择(兼顾频响、重量)，同时，在频响、重量允许的情况下，灵敏度可考虑高些，以提高后续仪器输入信号，提高信噪比。 在兼顾频响、重量的同时，可参照以下范围选择传感器灵敏度：土木工程原型和超大型机械结构的振动在0.1g～10g左右，可选3000pC/g～300pC/g的加速度计，机械设备的振动在10g～100g左右，可选择20pC/g～200pC/g的加速度计，冲击可选0.1pC/g～20pC/g左右的加速度计。 2、频率选择 生产厂给出的频响曲线是用螺钉安装的，一般将曲线分成二段：谐振频率和使用频率。使用频率的给值是按灵敏度偏差给出，有10%、5%、3dB。谐振频率一般是避开不用，但也有特例，如轴承故障检测。 选择加速度计的频率应高于被测物的振动频率，有倍频分析要求的加速度计频响应更高。土木工程是低频，加速度计可选择0.2Hz～1kHz左右，机械设备一般是中频段，可根据设备转速、设备刚度等因素综合估计频率，选择0.5Hz～5kHz的加速度计。冲击测量高频居多。 加速度计的安装方式不同也会改变使用频响(对振动值影响不大)，安装面要平整、光洁，

振动试验中加速度传感器的选择

振动试验中加速度传感器的选择 The Choice of Acceleration Sensor in the Vibration Testing 环境适应性和可靠性2009.3 国家电子计算机质量监督检验中心符瑜慧李雪松杨红左进凯 FU Yu-hui LI Xue-song YANG Hong ZUO Jin-kai 摘要：参与振动试验中振动量值的获得，最直接也是主要的单元之一是加速度传感器。本文将重点对压电式加速度传感器的工作原理及影响其选型的主要因素进行探讨。 关键词：传感器；选择 Abstract: Getting the vibration force in the vibration testing, there is a unit-sensor which is directness and importance. This paper will talk about that the voltage acceleration sensor function and the important factor which must think about in choosing the sensor type. Key Words:sensor ; choice. 1 引言 振动试验中，我们对控制点、监测点等的振动量值都是通过加速度传感器采样得到的，该数值的正确性、可信性，直接影响到对试验的结果的判定。如果控制点所得到的数值不真实，就会影响到我们对试验样品的振动应力施加，可能是欠应力或过应力，欠应力会导致不能真实反应样品的质量信息，达不到预期考察样品“抗振”的试验目的，过应力可能会使样品损害，或据此以样品进行改进设计，增加企业成本；如果监测点所得到的数值不真实，监测的作用就推动了应有的作用，达不到监测振动台面和样口某薄弱环节的作用，甚至会带来不必要的错误改进。因此，影响振动试验中振动量值的正确获得，除了与传感器的安装位置、样品的安装等外，还跟传感器的技术指标有关，它是得到振动量值的最直接也是最重要的单元之一。在此，本论文结合理论及实际经验介绍振动试验中加速度传感器的选择。 2 振动传感器的类型及基本工作原理 由于传感器内部机电变换原理的不同，输出的电量也各不相同。有的是将机械量的变化变换为电动势、电荷的变化，有的是将机械振动量的变化变换为电阻、电感等参量的变化。因此，振动传感器的类型按机电变换原理可分为： 1)电动式 2)压电式 3)电涡流式 4)电感式 5)电容式

加速度传感器类型

加速度传感器类型 1. 直流响应加速度传感器的特点 直流响应加速度传感器是指具有直流耦合输出，能够响应低至0 赫兹的加速度信号。因此直流响应的加速度传感器适合同时测试静态和动态的加速度,但是也并不是只有需要测试静态加速度时才选择直流响应的加速度传感器。 直流响应加速度传感器主要有两种类别,分别是电容型和压阻型。下面说下就这两类加速度传感器各自的特点。 电容型电容型加速度传感器在当今是最通用的，在某些领域无可替代，如安全气囊，手机移动设备等。高的产量使得这类传感器成本低廉。但是这种低成本的加速度传感器受制于较低的信噪比，有限的动态范围。所有的电容型加速度传感器都具有内部时钟，它是检测电路必不可少的部分，由于泄漏经常会对输出信号产生干扰。这种噪声的频率远高于测量信号的频率，一般不会对测量结果造成影响，但是它始终和测试信号叠加在一起。由于内置了放大器芯片，其一般具有3 线或4 线差分输出接口，只要有直流供电便能工作。 压阻型压阻型加速度传感器是另一种广泛应用的直流响应加速度传感器。不同于电容型加速度传感器通过电容的变化测量加速度，压阻型加速度传感器通过应变电阻值的变化输出加速度信号，应变电阻是传感器惯性感应系统的一部分。很多工程师熟悉

应变片，并知道如何测量其输出。大多数的压阻型传感器对温度变化敏感，因而需要对其输出信号在传感器内部或外部做温度补偿。现代压阻型加速度传感器包含一个专用集成电路做在板信号处理，也包含温度补偿。 2. 交流响应加速度传感器的特点作为交流响应的加速度传感器，正如它的名称，它的输出是交流耦合的,这类加速度传感器不能用来测试静态的加速度，仅适合测量动态事件,比如重力加速度和离心加速度。最常用的交流响应加速度传感器是采用压电元件作为其敏感单元的。当有加速度输入时，传感器中的检测质量块发生移动使压电元件产生正比于输入加速度的电荷信号。从电学角度来看，压电元件如同一个有源的电容器，其内阻在10x9 欧姆级别。由内阻和电容决定了RC 时间常数，这也决定了传感器的高频通过特性。基于这个原因，压电加速度传感器不能用于测量静态事件。压电元件可来自于自然界或者人造。它们有着不同的信号转换效率和线性关系。市场上主要有两类压电加速度传感器－电荷输出型，电压输出型。大部分的压电加速度传感器采用锆钛酸盐陶瓷，具有很宽的工作温度范围，动态量程范围大，频率范围宽。电荷输出型 加速度传感器把压电陶瓷封装在具有气 密性的金属外壳中。由于具有抵抗严酷环境的能力，其具有非常好的耐久性。由于其具有很高的阻抗，该传感器需要配合电荷放大器和低噪声屏蔽电缆使用，最好是同轴电缆。低噪声电缆是指其具有低的摩擦电噪声，这是一种运动产生的来自电缆本身的噪

加速度测试系统设计

机械工程测试技术基础

目录 1.简介 2.测试方案设计 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 3.1.2工作原理 3.1.3灵敏度 3.2电荷放大器 3.2.1测试电路图 3.2.2数据计算处理 3.3动态信号分析仪 4.实验测试流程 5.说明总结 6.参考文献

压电加速度测试系统 1.简介 现代工业和自动化生产过程中，非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定，即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征，研究了测试系统的动态特性问题，而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。振动与冲击测量的核心是传感器，常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。 压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应，当材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，质量轻，工作频带宽，结构简单，成本低，性能稳定等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 所以在此设计了一种压电式加速度测试系统，能够满足测试0—3G的低频率加速度测试。 2.测试方案设计 系统组成：压电加速度传感器、电荷放大器、动态信号分析仪 被测对象的振动加速度信号经传感器拾振，由传感器电缆将加速度信号送入该系统电荷放大器，电荷放大器将信号转换成电压信号并放大，通过数据采集测试仪采样，便实现对信号的采集。

最后在PC 端对实验数据进行处理并显示。 如下图所示 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 由质量块、压电元件、支座以及引线组成 如下图所示 3.1.2工作原理 压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件，是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。这些压电材料，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象 ，同时在它的两个相对的表面上便 产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状质压电 元件支座输出引线

加速度传感器的粘接安装方法

加速度传感器的粘接安装是很少传感器采用的一种方式。正确的加速度传感器粘接方法是十分重要的。这些信息将有助于测试工程师在粘接一些特殊类型的传感器时能有更好的指导并取得更好地效果。测试工程师和技师们常常会问：如何避免在安装被测物体表面上打孔而进行加速度传感器的安装？例如合钣金材料表面安装时厚度不足，在一块很小的表面区域中存在着很多不平整的结构，多样性的安装方式使得加速度传感器的安装方式具有很大的随意性，在这种状况下我们使用粘接剂粘合加速度传感器是最合适的安装方式。测试人员会考虑在什么样的环境下采用什么类型的粘接剂更符合测试要求。 加速度传感器的自然频率由粘接的耦合程度决定，选择正确的粘合剂将是很重要的一步。有些重要的问题是必须要考虑的是：加速度传感器的重量，测试时的频率和带宽，测试时的振幅和温度。还要考虑一些测试过程中会出现的问题：正弦曲线的受限和测试中出现的随机振动。通常，工程师和技师将会根据测试不同的需求选择合适的粘接剂来粘接加速度传感器。 加速度传感器的粘接安装用到的粘接剂一般有氰基丙烯酸盐，磁铁，双面胶带，石蜡，热粘接剂等，问题的关键在于如何能够有效的使用这些粘接剂。在加速度传感器的粘接过程中，粘合剂的使用量对在加速度传感器能否达到良好的频率响应中起到很关键的作用。在一块小的薄膜上尽可能的用最少的粘接剂粘接加速度传感器将会使得加速度传感器频率响应传送性最好。在安装传感器之前要用碳氢化合溶液来清洁其要安装的表面，在安装传感器的时候通常要用到氰基丙烯酸盐，磁铁，双面胶带，石蜡，将其均匀地涂抹在粘接加速度计被粘表面，不能太厚或太薄，合适的厚度会起到良好的粘接效果。热粘接剂的使用有很多的注意事项，最重要的是要注意安装过程中热粘接剂的凝固时间。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/0e4567610.html,/

加速度测量仪的设计

<<综合课程设计>> 课程设计报告 题目：加速度测量仪的设计专业：电子信息工程 年级：2010级 学号： 学生姓名： 联系电话： 指导老师： 完成日期：2013年 12月10日

摘要 利用ADXL345模块、STC89C52RC、LCD1602、12MHZ晶振等元件，制作加速度测量仪，实现能够测量静态下的重力加速度值和物体的倾角。经测试，系统达到课程设计的基本要求，具有易于操作，制作成本低的优点。 关键词：ADXL345模块；STC89C52RC；LCD1602；加速度测量仪；重力加速度；倾角

ABSTRACT Using the ADXL345 module, STC89C52RC, LCD1602, 12MHZ crystal element, making acceleration measurement instrument, and can dip angle acceleration of gravity measuring static values and objects. After testing, the system to meet the basic requirements of curriculum design, has the advantages of easy operation, advantages of low production cost. Key Words:the ADXL345 module; STC89C52RC; LCD1602; accelerometer; gravity acceleration; angle

基于三维加速度计的便携式运动能耗测量仪的设计

圆园18,33穴10雪基于三维加速度计的便携式运动能耗测量仪的设计DOI :10.19557/https://www.wendangku.net/doc/0e4567610.html,ki.1001-9944.2018.10.023 焦纯,秦夏臻,师航,唐明,霍旭阳 (西安培华学院智能科学与信息工程学院,西安710125) 摘要:基于加速度计的人体运动能耗测量方法的有效性已经被近几年的研究所证实。结合 微功耗及微型化的总体设计要求,文中阐述了一种利用三维加速度传感器测量人体运动 能耗的便携式测量仪器的设计方案,并具体探讨了该测量仪的总体设计思路及主要功能 单元的实现方法。 关键词:人体测量仪;身体运动能耗;三维加速度计;微功耗 中图分类号:TH79;TH824+.4文献标志码:A 文章编号:1001?9944(2018)10?0099?05 Design of Portable Measuring Instrument for Assessing Physical Activity Energy Expenditure Based on Triaxial Accelerometer JIAO Chun ,QIN Xia ?zhen ,SHI Hang ,TANG Ming ,HUO Xu ?yang (Intelligent Science &Information Engineering College ,Xi ’an Peihua University ,Xi ’an 710125,China )Abstract :Many studies have confirmed the validity when physical activity energy expenditure is assessed by ac ?celerometer in recent years.In this paper ,combined with the general requirements of low ?power design and miniatur ?ization design ,the design scheme of a portable measuring instrument for assessing physical activity energy expenditure based on triaxial accelerometer was expounded.And also the overall design ideas of the portable measuring instru ?ment and the realization method of main functional units were illustrated in detail.Key words :measuring instruments for anthropometry ;physical activity energy expenditure ;triaxial accelerometer ;low power 收稿日期:2018-08-22;修订日期:2018-09-08基金项目:西安培华学院科研重点项目(PHKT17017);陕西省自然科学基础研究计划项目(2018JM7037025)作者简介:焦纯(1973—),男,博士,教授,研究方向为微机应用控制、智能仪器设计以及生物医学信号处理等。 日常的体育锻炼或训练是人们增进健康的主要 形式,适度的身体运动(physical activity )可以使成年 人的早期死亡率下降20%~30%,使冠心病、II 型糖尿 病、中风等慢性疾病发病率下降50%。运动还可以减 缓肌肉的衰退,保持骨健康,并促进儿童生长发育。 不仅如此,研究者们还通过流行病学研究证实运动 与健康之间存在明确的剂量反应关系,而且这种剂 量反应关系在不同性别、不同年龄的人群中均存在。 在进行运动健康管理的过程中,无论是研究运动与 健康或疾病的关系,还是进行运动干预的相关研究,准 确地评估运动过程中的能量消耗都是一个关键问题。 为此,国内外的研究者们一直在寻找适用于运动现场及日常运动条件下人体运动能耗的测量方法。该方法应能够对运动强度进行连续监测,不仅要操作简便,自动化程度高,成本低,可靠性及准确性较高,还要有较好的便携性,测量过程中不影响人体的正常运动。1系统总体设计1.1工作原理近些年,随着微电子及计算机技术的发展,越来越多的研究者开始采用加速度计(即加速度传感 创新与实践 99

加速度传感器的正确使用方法

加速度传感器的正确使用方法 1、加速度传感器的构造和用途 压电型加速度传感器在灵敏度方面与其他形式的传感器相比，具有较高的共振频率，因此在各个领域被广泛应用。其构造大致分为以下三类。 （a）压缩型 即在基座与质量块中间用螺丝固定压电体的构造。由于机械强度极高，可以对应高强度冲击力的测量。但缺点在于压电体的极化方向与电流输出的方向一致，因此容易受到电热气的影响。但是电热气造成的噪声频率成分是低频（数Hz以下），因此可以通过低通滤波器消除。 图1 压缩型 压缩型传感器的共振频率高，因此不仅适用于一般振动测量，也适用于高速旋转机器、管道泄漏等高频振动测量。 （b）剪切型 因为压电体的极化方向与电流输出方向成90°垂直，因此几乎没有电热气的输出。 （电热气对于极化方向表现在垂直面上）构造如图2中压电体的双面电极上产生错位。 图2 剪切型

（c）挠曲型 与双压电晶片的原理相同，利用了压电体的横向效果。压电体薄板粘接在金属板上，使其弯曲后对压电体施加横向的应力，并根据弯曲程度按比例输出。 图3 挠曲型 根据用途、规格，构造可以分为中心固定、两端固定、一端固定三种方式。挠曲型的共振频率并不是很高，但在低频域中具有高灵敏度，因此适用于地震地基振动、水坝发电站等大型建筑物的微型振动测量。下面列举出各个类型的优势，请根据应用需求来进行选择。 （压缩型） 机械强度高。（最大使用加速度大） 对于共振频率灵敏度高。（可以对应高频域） （剪切型） 热噪音小。 基座张力灵敏度小。 与主机重量相比可以制作出灵敏度高的传感器 （挠曲型） 在低频范围内具有极高的灵敏度 可制作出小巧轻便的传感器

三轴加速度传感器在智能车控制与道路识别中的应用

三轴加速度传感器在智能车控制与道路识别中的应用 赵小平程志江张永瑞段志尚 摘要：三轴加速度传感器MMA7260Q可以测量智能车惯性大小，选取最佳重心位置，并能准确定位智能车处于直线、弯道、坡道、漂移等运行状态；利用加速度传感器能够提前预测路径，并判断何时刹车效果最佳。并且很好的解决了在直立行走车模的平衡与方向识别。 关键词：智能车；加速度传感器；MMA7260Q；道路识别； 引言： 提出了一种基于三轴加速度传感器在智能车中的控制以及路径识别的设计。该设计采用三轴加速度传感器MMA7260Q测量智能车在运动中的加速度信号，以嵌入式单片MC9S12XSl28B作为核心控制器，对加速度信号进行采样，A ／D转换，再将特征数据存储在EEPROM中。很好地解决了智能车运动路径分析的问题以及在。实时获取小车加速度，从而更加全面的获取小车的运行状态，为控制的流畅性和更好的路况识别提供了可能。 在直立行走的车模中，应用同样的原理，选择最佳重心，可以很好地解决直立行走车模的平衡以及方向识别，从而加快车模的行车速度。 实验结果证明：结合加速度传感器具有很强的抗干扰性，提取角度信息更准确，确保了智能车在直道上能够以较高的速度行驶，在弯道则能基本不失速平滑地过弯。 1.智能车现存问题 在车模运行当中，人无法判断小车的运行状态，使用加速度传感器来监控小车的加速度，这样可以更加精确地知道小车的运行状态，而且可以通过对某个方向加速度的变化的检测来区分出坡道和非坡道。从而进行相应的策略应对。避免小车在比赛时出现停车与翻车现象。以及很好地解决了直立行走的车模中在行走过程中的平衡性。

2.MMA7260Q简介 加速度传感器是Freescale公司出品的MMA7260Q。 图1 芯片引脚定义 2.1M M A 7 2 6 0 Q 的特性： 在一个设备中提供三轴向XYZ检测灵敏度，可选灵敏度：1.5g、2g、4g 和6g；功耗低，具有休眠模式，低压运行一般在2.2V~3.6V，能够快速启动，一般启动时间为1ms；其低噪音，封装一般为16针脚6mm x 6mm x 1.45mm无针脚型方体扁平封装（Q F N ）。 2.2M M A 7 2 6 0 Q 的优点 为多功能应用提供灵活的可选量程：包括1.5g、2g 、4g 和6g ；功耗低，可延长电池使用寿命开机响应时间短，最适合电池供电手持设备的休眠模式，组件数量少-节约成本和空间噪音低、灵敏度高，具有自适应功能，频率及解析度高，提供精确的坠落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆感应灵敏度不同应用的建议重力加速度级别自由落体检测：1g~2g 倾斜控制：1g~2g。 2.3加速度传感器应用分析 2.3.1干扰因素分析 芯片可以测试一个方向上的加速度变化。所以采用了不同的安装方式，其间要考虑到比较多的干扰因素。 一、车体行进过程中的机械振动

微加速度测量系统设计论文

微加速度测量系统设计论文 本系统选用石英挠性加速度计作为加速度测量传感器。国内常用的惯 性级石英挠性加速度计不能直接满足要求，为实现高精度加速度测量，需要对加速度计实行误差分析与补偿。石英挠性加速度计的测量误差 主要来自2个方面：一方面是加速度计自身结构的不完善，比如：质 量不平衡、结构的弹性变形、不等弹性等;另一方面，一些物理因素的 影响，如变化的温度场、仪表内部的杂散磁场或外部干扰磁场等。对 于前者，只能通过改进制造工艺来提升加速度计的测量精度;而对于后者，能够通过改善加速度计工作环境，为加速度计建立严格电磁屏蔽 和精密温控的环境，提升石英挠性加速度计的稳定性，从而提升测量 精度［7，8］。因为系统工作环境复杂，外界温度变化范围大，为有 效地实现加速度计高精度温度控制，设计了二级温控结构。 为有效抑制外界低频磁场干扰，设计了二级磁屏蔽结构，理论上屏蔽 的总效果在50dB以上，完全能满足石英挠性加速度计对磁场屏蔽结构 的要求。图2为本系统加速度计磁屏蔽和两级温控结构示意图。第一 级温控结构采用数字温度传感器作为温度测量传感器，半导体制冷器(TEC)作为温度控制件，改变控制电流大小和流向能够实现不同功率的 制冷或制热，将温度控制在30℃，精度控制为±0．5℃。第二级温控 结构采用Pt电阻器作为温度测量传感器，采用薄膜加热片作为温度控 制件，改变控制电流的大小实现不同功率的加热，将温度控制在50℃，与第一级温控环境保持一定温差，实现±0．1℃的控制精度。温度控 制芯片采用TIC2000系列DSP，控制算法采用积分分离的PI控制。当 系统刚开机工作时，因为偏差较大，容易产生积分饱和，所以，取消 积分作用，只采用比例控制，以加快系统的响应时间;当系统温度接近 设定值时，加入积分作用，以消除稳态误差，提升精度。虽然各误差 系数与诸物理参数有确定的函数关系，但误差系数并不是通过这些函 数关系计算出来的，而是通过实验室条件下的测试确定出来的。所以，安装好加速度计后需要通过实验室转台测试出各误差系数，对加速度 计输出数学模型实行误差补偿。

压力加速度传感器安装

2基于振动信号的故障诊断技术的发展与现状 机械振动信号是一个丰富的信息载体，包含着大量的设备状态信息，同时监测机械振动信号的最大优点是只取振动信号，不涉及电气测量。传感器安装于外部，对高压断路器正常运行无任何影响。断路器本体基座及操作箱上的振动信号是内部多种激励现象的响应，这些激励包括机械操作、电动力或静电力的作用、局部放电等。通过适当的检测手段和信号处理方法有可能找到某些特定现象的状态信息。利用操作过程中的机械振动信号对高压断路器进行机械故障诊断具有良好的应用前景，国内外近年己经做了较多的研究工作。 2．1振动信号的采集 近年来各类便携式数据采集器作为磁带记录仪的替代产品已越来越多地应用于生产现场振动信号的采集，它们特别适合于测点分散、检测量大而又不需作连续在线监测的场合。目前国内外应用较多的这类产品有：美国IRD--890、丹麦B&K2515、英国DI公司的PL302及国内的如北京振通检测技术研究所推出的902、903等。这些产品体积小、功能强、可靠性高，一般均带有与计算机通讯的接口，可以通过配置相应的软件将现场的信号采集与分析室的数据处理、管理结台在一起形成一套完整的监测系统。但由于上述的数据采集器一般都以单片机为核心结构，其数据存储容量、数据处理功能及编程能力等方面局限较大。 近年来，随着笔记本型通用微机的普及以及价格的不断降低，这就给现场数据采集与处理工作提供了一种新的选择，即以笔记本机为核心配备一定的外围装置而构成的便携式数据采集系统。其外部资源丰富系统组成灵活、存储容量大、支持软件多、软件更新快等特点使之受到许多用户的青睬。然而目前许多基于笔记本机的数据采集系统需要配置价格昂贵的专用扩展箱，由于不同厂家的笔记本机的总线扩展槽标准不统一，有的甚至不能配扩展箱，这使得此类系统在价格及通用性方面受到限制。综观各种类型的笔记本机，由于打印机井口是其通用资源，通过它来完成数据采集工作，将能大大降低系统的成本，提高系统的通用性。 2．2振动信号处理技术的发展 以前常用传统的模式识别技术，在时域或频域里通过对振动信号的特征提取，借助于一些识别准则，获得对断路器状态的正确识别，这些方法在一些具体诊断事例中效果良好。