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加速度傳感器的動作原理解析

2020-9-28  閱讀(1127)

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1. 加速度傳感器的動作原理

 

首先介紹「加速度傳感器」本身的動作原理。

 

名符其實,加速度傳感器是以測量加速度(速度的變化)為目的的傳感器。加速度傳感器分為很多種,可測量振動、傾斜、沖擊等的加速度。從我們身邊的物品來看,汽車的安全氣囊、智能手機(jī)、觸摸屏等均用到了加速度傳感器。

 

「靜電容量式加速度傳感器」即為加速度傳感器的一種方式。靜電容量式加速度傳感器是對內(nèi)部的錘動作所產(chǎn)生的電流進(jìn)行檢測(測量)。為此,由以下幾部分構(gòu)成:使用玻璃錘和硅錘等的傳感器部分、可動電極(請將其當(dāng)作可動元件來考慮、固定電極(請將其當(dāng)做固定元件來考慮)。一旦施加加速度,傳感器部的錘將會動作,可動電極與固定電極之間的靜電容量將會發(fā)生變化。將這一變化轉(zhuǎn)換為電壓后進(jìn)行輸出。

 

傳感器的輸出電壓會因溫度變化而產(chǎn)生誤差,因此為將誤差控制在小程度,組裝有溫度補(bǔ)償回路(該回路使其接近本來的電氣信號)。

 

2. 偏移電壓與滿量程

 

下面介紹用語「偏移電壓」與「FS(滿量程)」。請看圖1。

 

「滿量程」是指相對于可檢測的加速度,可輸出的全范圍的電壓。圖1表示GS1、GS2的傳感器的檢測范圍與輸出電壓。如圖所示,滿量程為4.5V。

 

「偏移電壓」是指+輸入端子與-輸入端子均為0V時,即檢測加速度處于0g狀態(tài)時所輸出的電壓。例如,如圖1所示,GS1、GS2偏移電壓約為2.5V。但是,如上文所述,實際上因溫度變化等,電壓還會產(chǎn)生誤差。

 

相對于滿量程,誤差占多少比例,用「%FS(百分比滿量程)」單位來表示這一數(shù)值。例如,圖1中作為示例標(biāo)記為「±5%FS」,因此,相對于4.5V,可求出5%=4.5×0.05≒0.2,即±0.2V。換而言之,輸出電壓中可能會存在0.2V的誤差。

 

「%FS」所表示的輸出電壓的大波動數(shù)值即為傳感器本身的精度,因此請牢記。誤差越小越理想。

 

3. 加速度傳感器的非直線性

 

下面介紹「非直線性」。如圖2所示,輸入的加速度與輸出値的關(guān)系(輸出特性)呈直線是li想的。

 

非直線性是指這一理想關(guān)系與實際數(shù)值之間的偏差,以±%FS為基準(zhǔn)作出規(guī)定。但是,由于加速度傳感器的非直線性極小,因此實際上無需太過在意。

 

輸出特性呈曲線,連接+2g與-2g的直線輸出所產(chǎn)生的大誤差即為非直線性。該數(shù)值越小越接近于直線。

 

4. 開啟時間

 

「開啟時間」是指接通電源后,在元件變?yōu)镺N狀態(tài)之前所需耗費的時間。圖3即是用圖表形式來表示到達(dá)終輸出的99%之前所需要的時間。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(來源:網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者)

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