选择加速度计时要考虑的因素

文章出处：新闻资讯责任编辑：深圳市广陵达科技有限公司发表时间：2024-12-06 10:24:42

加速度计是测量作用在物体上的加速力的机电设备。它们具有不同的尺寸、形状和技术，可以测量低至 2g 级到 200,000g 级的振动水平。使用正确的工具为工程应用中的测试和测量活动获取准确的数据至关重要。选择合适的加速度计需要详细了解测量应用和预期结果，例如用户是否需要计算速度或位移数据。

加速度计的类型

加速度计有两种类型：交流响应加速度计和直流响应加速度计。交流响应加速度计通常采用压电材料设计，产生与加速度成比例的电输出。传感元件看起来像一个具有有限内阻的源电容器，形成 RC 时间常数。因此，交流加速度计不适合测量重力或离心加速度等静态加速度。直流响应加速度计可以响应零赫兹，使其成为测量静态和动态加速度的理想选择。

无线振动加速度传感器

交流响应加速度计

交流加速度计通常使用压电元件作为其传感机制。压电元件移动电荷，产生与加速度成比例的电信号。交流压电加速度计有电荷型压电式或电压型 IEPE 压电式。

电荷型压电加速度计提供宽广的动态范围和高于 10kHz 的可用带宽。它通常与电荷放大器连接，以避免与电缆电容相关的问题。由于其工作温度范围为 -200 o C 至 +750 o C，充电型压电加速度计通常被考虑用于极端环境中的振动测量应用，例如涡轮机或燃气发动机监测。

电压型 IEPE 加速度计具有微电子电路，可将电荷放大器合并到加速度计外壳内。因此，它只能在最高工作温度仅为175 o C的环境中使用。与电荷式压电加速度计不同，IEPE加速度计的满量程测量范围是由内部放大器预先确定的。该放大器已在工厂预设，用户无法更改。

直流响应加速度计

压阻式和 MEMS（微机电传感）电容式传感技术是直流响应加速度计设计中最常用的技术。

压阻式加速度计可以是气体阻尼（MEMS 类型）或流体阻尼（应变计类型）。它易于连接，但对温度变化极其敏感。因此，有必要通过板载信号调节或外部来补偿温度变化。压阻式加速度计的输出信号具有出色的信噪比，仅受桥式放大器质量的限制。由于这些固有特性及其宽带宽能力，压阻式加速度计最适合测量高 g 加速度，例如汽车冲击测试和武器测试。

MEMS电容式加速度计采用 MEMS 制造技术来适应大批量制造应用。由于其设计和气体阻尼，电容式加速度计的带宽较低，仅为几百赫兹，测量范围有限，小于 200g。然而，它们为 OEM 设备中的可靠应用提供了高信号稳定性和良好的线性度。 MEMS电容式加速度计最适合测量低频和低g加速度，例如建筑结构和地震监测。

测量不同类型的加速度

选择加速度计的主要问题是了解用户是否需要测量动态加速度（例如振动）或静态加速度（例如冲击、重力或运动）。根据用户的偏好，他们可以使用交流或直流响应加速度计来测量动态加速度。然而，他们只能使用直流响应加速度计来测量低频或静态加速度，以便根据加速度数据准确计算位移或速度。

加速度计属性

灵敏度

加速度计灵敏度用设备加速度（输入）的变化与输出信号的差值之比来表示。它在特定的电源电压下指定并以 mV/ g表示。通常，低灵敏度加速度计测量高幅度信号，高灵敏度加速度计测量低幅度信号。例如，MEMS 电容式等直流响应加速度计通常具有高灵敏度，可在地震和地震测量等岩土测试应用中测量超低频振动。它们与低噪声电缆连接，以最大限度地减少测量链的测量误差。

测量轴数

工业振动测量常常需要在多个测量轴和坐标上进行复杂的测量。确定正确的轴以定义加速度计的安装方式至关重要。不正确的安装配置将产生不代表实际情况的无关数据。

用户可以选择安装多个单轴加速度计或多轴加速度计，用于多坐标的测量应用。然而，在一个测量链中使用多个加速度计需要每个传感器分阶段输出，以准确评估机器状况。这种配置使振动分析过程变得复杂，并增加了输出数据出错的风险。此外，如果测量空间有限，安装三个独立的单元可能不切实际。在这种情况下，使用三轴加速度计等多轴振动传感器是理想的解决方案。三轴加速度计可以同时测量三个正交轴上的振动，提供单个集成输出以进行快速、准确的相位分析。

结束语

加速度计采用各种传感技术设计，每种技术对于利基测量应用都有优点和缺点。在设计新的测量系统时，我们需要确保传感器收集正确的数据。我们只能通过了解每种技术和我们的测试要求才能实现这一目标，然后再做出正确的选择。

一般来说，静态或低频加速度只能使用直流响应加速度计来测量。 MEMS 电容式加速度计具有良好的信号稳定性和低噪声，是 OEM 制造商的理想低成本选择。它们的测量范围和测量带宽受到限制。压阻式加速度计提供宽带宽和高 g 加速度测量能力，适用于冲击测试和冲击测试应用

另一方面，用户可以选择直流响应或交流响应加速度计（例如电荷型压电加速度计或 IEPE 加速度计）来测量动态加速度或振动。对于此应用，选择直流响应或交流响应加速度计取决于偏好问题。如果用户需要在高温环境下进行测量，电荷式加速度计是唯一可行的选择。电压型 IEPE 加速度计由于其紧凑的尺寸以及与几乎所有现代信号调节器和数据采集系统的直接接口，在其他应用中更受欢迎。