選擇加速度計時要考慮的因素

文章出處：新聞資訊責任編輯：开云体育网页登录發表時間：2024-12-06 10:24:42

加速度計是測量作用在物體(ti) 上的加速力的機電設備。它們(men) 具有不同的尺寸、形狀和技術，可以測量低至 2g 級到 200,000g 級的振動水平。使用正確的工具為(wei) 工程應用中的測試和測量活動獲取準確的數據至關(guan) 重要。選擇合適的加速度計需要詳細了解測量應用和預期結果，例如用戶是否需要計算速度或位移數據。

加速度計的類型

加速度計有兩(liang) 種類型：交流響應加速度計和直流響應加速度計。交流響應加速度計通常采用壓電材料設計，產(chan) 生與(yu) 加速度成比例的電輸出。傳(chuan) 感元件看起來像一個(ge) 具有有限內(nei) 阻的源電容器，形成 RC 時間常數。因此，交流加速度計不適合測量重力或離心加速度等靜態加速度。直流響應加速度計可以響應零赫茲(zi) ，使其成為(wei) 測量靜態和動態加速度的理想選擇。

無線振動加速度傳(chuan) 感器

交流響應加速度計

交流加速度計通常使用壓電元件作為(wei) 其傳(chuan) 感機製。壓電元件移動電荷，產(chan) 生與(yu) 加速度成比例的電信號。交流壓電加速度計有電荷型壓電式或電壓型 IEPE 壓電式。

電荷型壓電加速度計提供寬廣的動態範圍和高於(yu) 10kHz 的可用帶寬。它通常與(yu) 電荷放大器連接，以避免與(yu) 電纜電容相關(guan) 的問題。由於(yu) 其工作溫度範圍為(wei) -200 o C 至 +750 o C，充電型壓電加速度計通常被考慮用於(yu) 極端環境中的振動測量應用，例如渦輪機或燃氣發動機監測。

電壓型 IEPE 加速度計具有微電子電路，可將電荷放大器合並到加速度計外殼內(nei) 。因此，它隻能在最高工作溫度僅(jin) 為(wei) 175 o C的環境中使用。與(yu) 電荷式壓電加速度計不同，IEPE加速度計的滿量程測量範圍是由內(nei) 部放大器預先確定的。該放大器已在工廠預設，用戶無法更改。

直流響應加速度計

壓阻式和 MEMS（微機電傳(chuan) 感）電容式傳(chuan) 感技術是直流響應加速度計設計中最常用的技術。

壓阻式加速度計可以是氣體(ti) 阻尼（MEMS 類型）或流體(ti) 阻尼（應變計類型）。它易於(yu) 連接，但對溫度變化極其敏感。因此，有必要通過板載信號調節或外部來補償(chang) 溫度變化。壓阻式加速度計的輸出信號具有出色的信噪比，僅(jin) 受橋式放大器質量的限製。由於(yu) 這些固有特性及其寬帶寬能力，壓阻式加速度計最適合測量高 g 加速度，例如汽車衝(chong) 擊測試和武器測試。

MEMS電容式加速度計采用 MEMS 製造技術來適應大批量製造應用。由於(yu) 其設計和氣體(ti) 阻尼，電容式加速度計的帶寬較低，僅(jin) 為(wei) 幾百赫茲(zi) ，測量範圍有限，小於(yu) 200g。然而，它們(men) 為(wei) OEM 設備中的可靠應用提供了高信號穩定性和良好的線性度。 MEMS電容式加速度計最適合測量低頻和低g加速度，例如建築結構和地震監測。

測量不同類型的加速度

選擇加速度計的主要問題是了解用戶是否需要測量動態加速度（例如振動）或靜態加速度（例如衝(chong) 擊、重力或運動）。根據用戶的偏好，他們(men) 可以使用交流或直流響應加速度計來測量動態加速度。然而，他們(men) 隻能使用直流響應加速度計來測量低頻或靜態加速度，以便根據加速度數據準確計算位移或速度。

加速度計屬性

靈敏度

加速度計靈敏度用設備加速度（輸入）的變化與(yu) 輸出信號的差值之比來表示。它在特定的電源電壓下指定並以 mV/ g表示。通常，低靈敏度加速度計測量高幅度信號，高靈敏度加速度計測量低幅度信號。例如，MEMS 電容式等直流響應加速度計通常具有高靈敏度，可在地震和地震測量等岩土測試應用中測量超低頻振動。它們(men) 與(yu) 低噪聲電纜連接，以最大限度地減少測量鏈的測量誤差。

測量軸數

工業(ye) 振動測量常常需要在多個(ge) 測量軸和坐標上進行複雜的測量。確定正確的軸以定義(yi) 加速度計的安裝方式至關(guan) 重要。不正確的安裝配置將產(chan) 生不代表實際情況的無關(guan) 數據。

用戶可以選擇安裝多個(ge) 單軸加速度計或多軸加速度計，用於(yu) 多坐標的測量應用。然而，在一個(ge) 測量鏈中使用多個(ge) 加速度計需要每個(ge) 傳(chuan) 感器分階段輸出，以準確評估機器狀況。這種配置使振動分析過程變得複雜，並增加了輸出數據出錯的風險。此外，如果測量空間有限，安裝三個(ge) 獨立的單元可能不切實際。在這種情況下，使用三軸加速度計等多軸振動傳(chuan) 感器是理想的解決(jue) 方案。三軸加速度計可以同時測量三個(ge) 正交軸上的振動，提供單個(ge) 集成輸出以進行快速、準確的相位分析。

結束語

加速度計采用各種傳(chuan) 感技術設計，每種技術對於(yu) 利基測量應用都有優(you) 點和缺點。在設計新的測量係統時，我們(men) 需要確保傳(chuan) 感器收集正確的數據。我們(men) 隻能通過了解每種技術和我們(men) 的測試要求才能實現這一目標，然後再做出正確的選擇。

一般來說，靜態或低頻加速度隻能使用直流響應加速度計來測量。 MEMS 電容式加速度計具有良好的信號穩定性和低噪聲，是 OEM 製造商的理想低成本選擇。它們(men) 的測量範圍和測量帶寬受到限製。壓阻式加速度計提供寬帶寬和高 g 加速度測量能力，適用於(yu) 衝(chong) 擊測試和衝(chong) 擊測試應用

另一方麵，用戶可以選擇直流響應或交流響應加速度計（例如電荷型壓電加速度計或 IEPE 加速度計）來測量動態加速度或振動。對於(yu) 此應用，選擇直流響應或交流響應加速度計取決(jue) 於(yu) 偏好問題。如果用戶需要在高溫環境下進行測量，電荷式加速度計是唯一可行的選擇。電壓型 IEPE 加速度計由於(yu) 其緊湊的尺寸以及與(yu) 幾乎所有現代信號調節器和數據采集係統的直接接口，在其他應用中更受歡迎。