- 解析壓阻式加速度傳感器的工作原理
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2013/5/20
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。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。加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀螺儀（角速度傳感器）的改進的。
壓阻式加速度傳感器的應用應用可以分為系統反饋和導航儀器兩種。前者是用于控制系統作為加速度信號反饋之用，后者是檢測導航儀器的加速度。本文只介紹控制系統用壓阻式加速度傳感器、反饋元件。
加速度傳感器是檢測運動物體的瞬時加速度，所測加速度信號經變換反饋給運動的動力機械，產生阻尼效應，解決運動物體的振蕩，保證控制系統高精度的動態特性要求。目前，壓阻式加速度傳感器已用在步進電機作為動力機械的控制系統中。下面討論壓阻式加速度傳感器在數控平面繪圖機中永磁感應子式步進電動機的加速度閉環系統中的應用。
應變壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導體材料制成電阻測量電橋，其結構動態模型仍然是彈簧質量系統。現代微加工制造技術的發展使壓阻形式敏感芯體的設計具有很大的靈活性以適合各種不同的測量要求。在靈敏度和量程方面，從低靈敏度高量程的沖擊測量，到直流高靈敏度的低頻測量都有壓阻形式的加速度傳感器。
同時壓阻式加速度傳感器測量頻率范圍也可從直流信號到具有剛度高，測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設計也是壓阻式傳感器的一個亮點。需要指出的是盡管壓阻敏感芯體的設計和應用具有很大靈活性，但對某個特定設計的壓阻式芯體而言其使用范圍一般要小于壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點是受溫度的影響較大，實用的傳感器一般都需要進行溫度補償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力，但對特殊使用的敏感芯體制造成本將遠高于壓電型加速度傳感器。
為了使繪圖機高速運動、平穩工作，常用加速度反饋電路形成閉環控制系統。采用永磁感應子式步進電動機的動子直接帶動繪圖工具，動子上裝有三個加速度傳感器，其中X方向一只，Y方向兩只，分別測出X方向和Y方向的實際運動加速度。三個傳感器反映了X、Y方向及扭轉等運動的加速度大小。通過加速度閉環的校正作用，使動子的加速度與指令加速度一致。上圖示出步進電動機X方向加速度反饋系統的原理框圖。圖中實際加速度X2偏離指令加速度Xl產生加速度誤差△X，加速度誤差△α經過轉換后成為步進電動機電流的相角誤差角Aθ。上述誤差角△θ與函數發生器的正余弦輸出相角sinθ、cosθ相乘，再分別進行加減運算，得到正余弦輸出相角的函數，分別可寫成
sinθ+Δθcosθ≈sin(θ+Δθ)
cosθ+Δθsinθ≈cos(θ+Δθ)
上述函數通過高速驅動器分別在步進電動機兩相繞組上施加正、余弦相角的電流，使動子沿X方向的運動加速度變為指令加速度數值。
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