傳感器基本知識科普：

壓電傳感器能測什么,？

動態(tài)測量（如,，測量值隨時間快速變化）。壓電傳感器不能做靜態(tài)測試,，因為當施加壓力時壓電傳感器的壓電晶體產(chǎn)生電荷,，但電荷較終泄漏到零。

制造壓電傳感器有哪些基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計?

他們是彎曲,、壓縮和剪切設(shè)計,。三個設(shè)計含有壓電元件的基本組件，振動質(zhì)量塊,，基座,，和外殼。

用于生產(chǎn)壓電元件的主要材料是什么?

石英和鋯鈦酸鉛（陶瓷）是制造壓電元件的兩種較普通的材料，石英傳感器提供高電壓靈敏度,，需要電壓放大器調(diào)節(jié)信號,。陶瓷傳感器提供高電荷輸出和高電容。

什么是頻率響應(yīng)?

頻率響應(yīng)是傳感器提供線性響應(yīng)的頻率范圍,。比較高頻率響應(yīng)取決于傳感器的共振頻率, 比較低頻響是由傳感器的放電時間常數(shù)來決定的,。

什么是共振頻率?

共振頻率是傳感器趨于以比較大幅度振動的頻率。世界上每一個物體本身基于其機械構(gòu)造有自己的共振頻率, 共振頻率由下面的公式?jīng)Q定:

Resonant Frequency = √stiffness  / seismic mass

共振頻率=√剛度/質(zhì)量塊

什么是放電時間常數(shù)?

放電時間常數(shù)是信號衰減63%時的測量時間,。放電時間常數(shù)越高，信號衰減就越慢,，因此低頻響應(yīng)越好,。放電時間常數(shù)是由下式確定：

      放電時間常數(shù)=電阻x電容

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加速度傳感器的選型：

測量頻率范圍

傳感器的頻率測量范圍是指傳感器在規(guī)定的頻率響應(yīng)幅值誤差內(nèi)（±5%, ±10%, ±3dB）傳感器所能測量的頻率范圍。頻率范圍的高,，低限分別稱為高,，低頻截至頻率。截至頻率與誤差直接相關(guān),，所允許的誤差范圍大則其頻率范圍也就寬,。作為一般原則，傳感器的高頻響應(yīng)取決于傳感器的機械特性,，而低頻響應(yīng)則由傳感器和后繼電路的綜合電參數(shù)所決定,。高頻截止頻率高的傳感器必然是體積小，重量輕,，反之用于低頻測量的高靈敏度傳感器相對來說則一定體積大和重量重,。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類,，常見的有中心壓縮,、平面剪切、環(huán)型剪切,。中心壓縮頻響高于剪切型,，剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測量速度,、位移時,，較好選用剪切型產(chǎn)品，這樣所得信號波動小,，穩(wěn)定性好,。

取決于系統(tǒng)和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制（PWM）信號,。

內(nèi)置電路

內(nèi)置的概念是將電荷/電壓轉(zhuǎn)換放大電路置于加速度計內(nèi),，成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源(四線)及單電源(二線并帶偏置的稱ICP)兩種,，下面所指內(nèi)裝電路專指ICP型,。

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傳感器的主要分類：

一、按用途

壓力敏和力敏傳感器,、位置傳感器,、液位傳感器、能耗傳感器,、速度傳感器,、加速度傳感器、射線輻射傳感器,、熱敏傳感器,。

二、按原理

振動傳感器,、濕敏傳感器,、磁敏傳感器、氣敏傳感器,、真空度傳感器,、生物傳感器等。

三,、按輸出信號

模擬傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號,。

數(shù)字傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。

膺數(shù)字傳感器：將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）,。

開關(guān)傳感器：當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。

加速度技術(shù)指標：

傳感器主要工作特性分為有效響應(yīng)與亂真響應(yīng)兩類,。

●有效響應(yīng) effective response

在傳感器靈敏軸方向上,，由輸入的機械振動或沖擊所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是正確使用傳感器進行測量,，取得可靠數(shù)據(jù)所期望的,。

●亂真響應(yīng) spurious response

在使用傳感器測量機械振動或沖擊時，由同時存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應(yīng),。這種響應(yīng)是干擾正確測量的,，是不期望的。

有效響應(yīng)主要有：

靈敏度；幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng),；非線性度,。

亂真響應(yīng)主要有：

溫度響應(yīng)；瞬變溫度靈敏度,；橫向靈敏度,；旋轉(zhuǎn)運動靈敏度；基座應(yīng)變靈敏度,；磁靈敏度,；安裝力矩靈敏度；對特殊環(huán)境的響應(yīng),。

●靈敏度：（Sensitivity）

指定的輸出量與指定的輸入量之比,。

●參考靈敏度：（Reference Sensitivity）

在給定的參考頻率和參考幅值下傳感器的靈敏度值。

傳感器靈敏度越高,，測量系統(tǒng)的信噪比就越大，系統(tǒng)就不易受靜電干擾或電磁場的影響,。對某種具體的加速度計設(shè)計型式來說,，靈敏度越高，則傳感器越重,，共振頻率也越低,。因此選用多大靈敏度受其重量和頻率響應(yīng)的制約。

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加速度技術(shù)指標：

1,、靈敏度方面的技術(shù)指標：對于一個儀器來說,，一般都是靈敏度越高越好的，因為越靈敏,，對周圍環(huán)境發(fā)生的加速度的變化就越容易感受到,，加速度變化大，很自然地,，輸出的電壓的變化相應(yīng)地也變大,，這樣測量就比較容易方便，而測量出來的數(shù)據(jù)也會比較精確的,。

2,、帶寬方面的技術(shù)指標：帶寬指的的是傳感器可以測量的有效的頻帶，比如,，一個傳感器有上百HZ帶寬的就可以測量振動了,；一個具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測量傾角了。

3、量程方面的技術(shù)指標：測量不一樣的事物的運動所需要的量程都是不一樣的,，要根據(jù)實際情況來衡量,。

解析手機上的傳感器

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力,，就好比地球引力,，也就是重力。加速力可以是個常量,，比如g,，也可以是變量。因此其的范圍比重力感應(yīng)器要大,，但是一般在手機被提到的加速度感應(yīng)器時,，其實就是指重力感應(yīng)器，因此兩者可以看做是等價的,。

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電渦流傳感器要求：

對被測體的要求

為了防止電渦流產(chǎn)生的磁場影響儀器的正常輸出安裝時傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導(dǎo)電介質(zhì)空間,，如果在某一部位要同時安裝兩個以上的傳感器，就必須考慮是否會產(chǎn)生交叉干擾,，兩個探頭之間一定要保持規(guī)定的距離,，被測體表面積應(yīng)為探頭直徑3倍以上，當無法滿足3倍的要求時,，可以適當減小,，但這是以降低靈敏度為代價的，一般是探頭直徑等于被測體表面積時,，靈敏度降低至70%,，所以當靈敏度要求不高時可適當縮小測量表面積。

對工作的溫度的要求

一般進口渦流傳感器最高溫度不大于180℃,，而國產(chǎn)的只能達到120℃,，并且這些數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)廠家，據(jù)相關(guān)的各種資料分析,，實際上,，工作溫度超過70℃時，電渦流傳感器的靈敏度會明顯降低,，甚至?xí)斐蓚鞲衅鞯膿p壞,，在核電站工業(yè),、渦輪發(fā)動機制造、火箭發(fā)射,、汽車發(fā)動機檢驗,、冶金鋼鐵熔爐等領(lǐng)域必要耐高溫的電渦流傳感器耐受性必須很高，據(jù)悉英國真尚有集團電渦流傳感器設(shè)計工程師成功研發(fā)出了能夠耐受上千攝氏度的此類傳感器,。電渦流傳感器的靈敏度受溫度的影響,，在軸振測量中安裝使用電渦流傳感器應(yīng)盡量遠離汽封，只有特制的耐高溫傳感器如高低溫電渦流傳感器才能用于安裝汽封附近,。

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