怎么用加速度传感器测加速度?公式是什么?

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压电式加速度传感器 百科内容来自于:
MYD-1360压电式压力传感器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.它是利用某些物质如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.
压电式加速度计的结构和安装
压电式加速度计的结构形式常用的压电式加速度计的结构形式如图.S是弹簧,M是质块,B是基座,P是压电元件,R是夹持环.图a是中央安 装压缩型,压电元件—质量块—弹簧系统装在圆形中心支柱上,支柱与基座连接.这种结构有高的共振频率.然而基座B与测试对 象连接时,如果基座B有变形则将直接影响拾振器输出.此外,测试对象和环境温度变化将影响压电元件,并使预紧力发生变化, 易引起温度漂移.图c为三角剪切形,压电元件由夹持环将其夹牢在三角形中心柱上.加速度计感受轴向振动时,压电元件承 受切应力.这种结构对底座变形和
压电式加速度计的幅频特性曲线温度变化有极好的隔离作用,有较高的共振频率和良好的线性.图b为环形剪切型,结构简单,能做成极小型、高共振频率的加速度计,环形质量块粘到装在中心支柱上的环形压电元件上.由于粘结剂会随温度增高而变 软,因此最高工作温度受到限制.
加速度计的使用上限频率取决于幅频曲线中的共振频率
一般小阻尼(z<=0.1)的加速度计,上限频率若取为共振频率的 1/3,便可保证幅值误差低于1dB（即12%）；若取为共振频率的1/5,则可保证幅值误差小于0.5dB（即6%）,相移小于30.但共振频率与加速度计的固定状况有关,加速度计出厂时给出的幅频曲线是在刚性连接的固定情况下得到的.实际使用的固定方法往往难于达到刚性连接,因而共振频率和使用上限频率都会有所下降.加速度计与试件的各种固定方法见图.
加速度计的固定方法其中采用钢螺栓固定,是使共振频率能达到出厂共振频率的最好方法.螺栓不得全部拧入基座螺孔,以免引起基座 变形,影响加速度计的输出.在安装面上涂一层硅脂可增加不平整安装表面的连接可靠性.需要绝缘时可用绝缘螺栓和云母垫片来 固定加速度计,但垫圈应尽量簿.用一层簿蜡把加速度计粘在试件平整表面上,也可用于低温（40℃以下）的场合.手持探针测振方法,在多点测试时使用特别方便,但测量误差较大,重复性差,使用上限频率一般不高于 1000Hz.用专用永久磁铁固定加速度计,使用方便,多在低频测量中使用.此法也可使加速度计与试件绝缘.用硬性粘接螺栓或粘接剂的固定方法也长使用.某种典型的加速度计采用上述各种固定方法的共振频率分别约为：钢螺栓固定法31kHz,云母垫片28kHz,涂簿蜡层29kHz,手持法2kHz,永久磁铁固定法7kHz.
压电式加速度计的灵敏度压电加速度计属发电型传感器,可把它看成电压源或电荷源,故灵敏度有电压灵敏度和 电荷灵敏度两种表示方法.前者是加速度计输出电压（mV）与所承受加速度之比；后者是加速度计输出电荷与所承受加速度之比. 加速度单位为m/s2,但在振动测量中往往用标准重力加速度g作单位,1g= 9.80665m/s2.这是一种已为大家所接受的表示方式,几乎所有 测振仪器都用g作为加速度单位并在仪器的板面上和说明书中标出.
对给定的压电材料而言,灵敏度随质量块的增大或压电元件的增多而增大.一般来说,加速度计尺寸越大 ,其固有频率越低.因此选用加速度计时应当权衡灵敏度和结构尺寸、附加质量的影响和频率响应特性之间的利弊.
压电晶体加速度计的横向灵敏度表示它对横向（垂直于加速度计轴线）振动的敏感程度,横向灵敏度常以主灵敏度（即加速度计的电压灵敏度或电荷灵敏度）的百分比表示.一般在壳体上用小红点标出最小横向灵敏度方向,一个优良的加速度计的横向灵敏度应小于主灵敏度的3％.因此,压电式加速度计在测试时具有明显的方向性.
压电加速度计的前置放大器 压电元件受力后产生的电荷量极其微弱,这电荷使压电元件边界和接在边界上的导体充电 到电压U=q/Ca（这里Ca是加速度计的内电容）.要测定这样微弱的电荷（或电压）的关键是防止导线、测量电路和加速度计本身的电荷泄漏.换句话讲,压电加速度计所用的前置放大器应具有极高的输 入阻抗,把泄漏减少到测量准确度所要求的限度以内.
压电式传感器的前置放大器有：电压放大器和电荷放大器.所用电压放大器就是高输入阻抗的比例放大 器.其电路比较简单,但输出受连接电缆对地电容的影响,适用于一般振动测量.电荷放大器以电容作负反馈,使用中基本不受 电缆电容的影响.在电荷放大器中,通常用高质量的元、器件,输入阻抗高,但价格也比较贵.
从压电式传感器的力学模型看,它具有“低通”特性,原可测量极低频的振动.但实际上由于低频尤其小振幅振动时,加速度 值小,传感器的灵敏度有限,因此输出的信号将很微弱,信噪比很低；另外电荷的泄漏,积分电路的漂移（用于测振动速度和位 移）、器件的噪声都是不可避免的,所以实际低频端也出现“截止频率”,约为0.1～1Hz左右.
常见性能参数测量范围 0.001～800MPa
灵敏度 0.2～1000PC/MPa
非线性 0.3～1%FS
重复性 0.5～1%FS
迟滞 1%FS
固有频率 75～500kHz
温度漂移 0.02～0.5% FS /℃
加速度灵敏度 0.01～100MPa/g
灵敏度温度系数 0.02～0.5%/℃
工作温度 -196～+200℃