- •Курсовая работа
- •1 Введение
- •2 Применение
- •2.1 В сотовых телефонах
- •2.2 В автомобилях
- •3 Типы акселерометров
- •3.1 Пьезоэлектрические акселерометры
- •3.2 Пьезоэлектрические акселерометры с интегральными предусилителями
- •3.3 Пьезорезистивные акселерометры
- •3.4 Акселерометры переменной ёмкости
- •3.5 Пленочные пьезоэлектрические акселерометры
- •4 Рекомендации по выбору
- •4.1 Выбор технологии
- •4.2 Тип измеряемых параметров
- •5 Мировые лидеры по продаже акселерометров
- •5.2 Компании Bruel&Kjaer и Endevco
- •6 Иллюстрации
- •7 Литература
3 Типы акселерометров
Промышленность изготавливает много разновидностей акселерометров, имеющих различные принципы действия, диапазоны измерения ускорений, массу, габариты и цены. Сравнение основных типов акселерометров дано в (табл. 1). На (рис. 3) показаны области, занимаемые акселерометрами различного типа на диаграмме «цена–качество».
Рис.3
Таблица 1. Сравнительные характеристики акселерометров
Тип |
Точность |
Цена |
Область применения |
Особенности |
Пъезопленочные |
Низка |
Самая низкая |
Вибрации, удары |
Чувствительные к температуре и давлению |
Электромеханические |
Очень высокая |
Очень высокая |
Инерциальная навигация |
Чувствительны к перегрузкам |
Пъезоэлектрические |
Высокая |
Высокая |
Вибрации, удары |
Переменные ускорения |
Пъезорезистивные |
Средняя |
Высокая |
Наклон, вибрации |
Низкая термо-стабильность |
Интегральные объёмной конструкции |
Средняя |
Средняя |
Наклон, вибрации |
Низкий шум, сложная настройка |
Интегральные поверхностной конструкции |
Средняя |
Низкая |
Наклон, вибрации |
Малые габариты, завершённость конструкции |
3.1 Пьезоэлектрические акселерометры
Является универсальным вибродатчиком, в настоящее время применяемым почти во всех областях измерения и анализа механических колебаний. Эксплуатационная характеристика пьезоэлектрических акселерометров в общем лучше характеристики любого другого вибродатчика. Пьезоэлектрические акселерометры отличаются широкими рабочими частотным и динамическим диапазонами, линейными характеристиками в этих широких диапазонах, прочной конструкцией, надежностью и долговременной стабильностью параметров. Так как пьезоэлектрические акселерометры являются активными датчиками, генерирующими пропорциональный механическим колебаниям электрический сигнал, при их эксплуатации не нужен источник питания. Отсутствие движущихся элементов конструкции исключает возможность износа и гарантирует исключительную долговечность пьезоэлектрических акселерометров. Отметим, что отдаваемый акселерометром сигнал, пропорциональный ускорению, можно интегрировать с целью измерения и анализа скорости и смещения механических колебаний. Основным элементом пьезоэлектрического акселерометра является диск из пьезоэлектрического материала, в качестве которого нормально используется искусственно поляризованная ферроэлектрическая керамика. Подвергаемый действию силы (при растяжении, сжатии или сдвиге) пьезоэлектрический материал генерирует на своих поверхностях, к которым прикреплены электроды, электрический заряд, пропорциональный воздействующей силе.
3.2 Пьезоэлектрические акселерометры с интегральными предусилителями
Пьезоэлектрические акселерометры с интегральными предусилителями, которые выдают в линии питания выходной сигнал в виде модуляции напряжения. IEPE-акселерометры специально предназначены для измерения вибраций в малых структурах (например, малогабаритных). Их высокая выходная чувствительность, высокое отношение сигнал/шум и широкая полоса пропускания позволяют использовать их и как устройства общего назначения, и для измерения высокочастотных вибраций. Эти дешевые и легкие акселерометры являются инструментами с очень хорошими рабочими характеристиками, имеющими более высокую выходную чувствительность, чем стандартные пьезоэлектрические акселерометры (без интегральных предусилителей). Они герметизированы для защиты от загрязнений окружающей среды, имеют низкую восприимчивость к электромагнитному излучению на радиочастотах и низкое выходное полное сопротивление благодаря внешнему источнику постоянного тока. Низкоимпедансный выход позволяет использовать недорогие коаксиальные кабели. IEPE-акселерометры являются недемпфированными высокочастотными акселерометрами. При измерениях следует принимать меры, чтобы избежать «звона» акселерометра и возникновения условий перегрузки.