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加速度傳感器是如何工作的
加速度傳感器是如何工作的
線加速度計(jì)的原理是慣性原理,也就是力的平衡,A(加速度)=F(慣性力)/M(質(zhì)量) 我們只需要測量F就可以了。怎么測量F?用電磁力去平衡這個(gè)力就可以了。就可以得到 F對應(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實(shí)驗(yàn)去標(biāo)定這個(gè)比例系數(shù)就行了。當(dāng)然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。
所謂的壓電效應(yīng)就是"對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外,還將改變晶體的極化狀態(tài),在晶體內(nèi)部建立電場,這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)"。
一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會產(chǎn)生電壓,只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系,就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然,還有很多其它方法來制作加速度傳感器,比如壓阻技術(shù),電容效應(yīng),熱氣泡效應(yīng),光效應(yīng),但是其*基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形,通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機(jī)會和問題。
壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展*快,加速度傳感器主要用于汽車**氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等**性能方面。由于**性越來越成為汽車制造商的賣點(diǎn),這種附加系統(tǒng)也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為4.2億美元,根據(jù)有關(guān)調(diào)查,預(yù)計(jì)其市值將按年平均4.1%速度增長,至2007年達(dá)到5.6億美元。這其中,歐洲市場的速度*快,因?yàn)闅W洲是許多**氣囊和汽車生產(chǎn)企業(yè)的所在地。
壓電技術(shù)主要在工業(yè)上用來防止機(jī)器故障,使用這種傳感器可以檢測機(jī)器潛在的故障以達(dá)到自保護(hù),及避免對工人產(chǎn)生意外傷害,這種傳感器具有用戶,尤其是質(zhì)量行業(yè)的用戶所追求的可重復(fù)性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應(yīng)用領(lǐng)域,很多用戶尚無使用這類傳感器的意識,銷售商冒險(xiǎn)進(jìn)入這種尚待開發(fā)的市場會麻煩多多,因?yàn)榻K端用戶對由于使用這種傳感器而帶來的問題和解決方法都認(rèn)識不多。如果這些問題能夠得到解決,將會促進(jìn)壓電傳感器得到更快的發(fā)展。2002年壓電傳感器市值為3億美元,預(yù)計(jì)其年增長率將達(dá)到4.9%,到2007年達(dá)到4.2億美元。
電容傳感器有望有一個(gè)強(qiáng)勁的增長,2004年后增長將會更快,估計(jì)從1997年到2007年綜合年增長率為5.9%,其中*高可達(dá)33.2%,其市值2000年為0.75億美元,到2007年將達(dá)到1.1億美元。來自歐洲和北美洲的汽車業(yè)和工業(yè)用戶是這些產(chǎn)品的主要購買者。2000年的市場上北美占40.4%,歐洲占48.9%。汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于**系統(tǒng)、輪胎磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準(zhǔn)測量、**帶伸縮、自動門鎖和**氣囊。對于設(shè)計(jì)人員來說,電容式傳感器是非常有吸引力的,因?yàn)樗鼰o需接觸待測物,所以不必?cái)D進(jìn)狹窄的空間中。
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