Датчики ускорения — какие бывают? — журнал За рулем
Многие системы современного автомобиля отслеживают его движение с помощью датчиков ускорения.
1
Точная оценка ускорения либо замедления автомобиля для систем активной и пассивной безопасности или навигации так же важна, как вестибулярный аппарат — для человека. Эти силы имеют несколько направлений, поэтому применяют датчики различных конструкций.
КРУТИТСЯ-ВЕРТИТСЯ
Поворот автомобиля вокруг вертикальной оси обычно измеряют гиродатчики. Сейчас наиболее распространены датчики вибрационного типа. По сравнению с привычными роторными гироскопами они более просты и дешевы, но при этом точность у них сопоставимая.
В системах курсовой устойчивости и навигации используют датчики на пьезоэлектрическом эффекте. Пьезокристаллы могут деформироваться под действием электрического напряжения (топливные пьезофорсунки) и, наоборот, создавать напряжение при деформации (датчики детонации). В гиродатчиках использованы оба этих свойства.
Треугольная стойка гиродатчика
Гиродатчик навигации состоит из треугольной стойки и расположенных на каждой грани пьезодатчиков: одного возбуждающего и двух приемных. При подаче напряжения на возбуждающий датчик он заставляет вибрировать всю стойку. Приемные датчики преобразуют эту вибрацию в выходное напряжение. Первоначальная вибрация необходима для калибровки и снижения искажений сигналов, дополнительно обеспечивая постоянный выходной сигнал от гиродатчика. Под действием сил при повороте автомобиля приемные стороны стойки деформируются. Два приемных пьезодатчика преобразуют деформацию в электрические сигналы для определения угла поворота.
В системе курсовой устойчивости (ESP) применяют гиродатчик камертонного типа, в котором тоже использован пьезоэлектрический эффект. Двойной камертон изготовлен из пьезокристалла и состоит из трех частей (рис. А): средней, возбуждающей и измерительной. Средняя часть закреплена внутри датчика. Камертон возбуждения при подводе напряжения создает первоначальную вибрацию (рис. В). Измерительный камертон под воздействием сил при повороте деформируется. Его скручивание меняет распределение заряда, и это фиксируется электроникой датчика (рис. С) для определения момента вращения автомобиля вокруг вертикальной оси.
Схема камертонного гиродатчика
В ПРОФИЛЬ И АНФАС
Датчики продольного и поперечного ускорений применяются для систем курсовой устойчивости и пассивной безопасности. Устроены они по одному принципу: в зависимости от способа установки один и тот же датчик способен измерять ускорения в разных направлениях.
Ускорение или замедление определяют по перемещению подвижно закрепленной массы внутри датчика. В пьезодатчиках изгибается упругая пьезопластина, а в механических датчиках дополнительный элемент (датчик Холла) отслеживает перемещение подпружиненного груза. Другим видом стал аналог, в котором механическая часть выполнена из кремния. Все эти датчики имеют внутреннюю схему измерений и передают уже обработанный сигнал.
Проще устроен емкостный датчик ускорения. Он состоит из двух одноименно заряженных пластин и подвижно закрепленной между ними пластины с противоположным зарядом, которая перемещается при ускорении/замедлении автомобиля. Работа датчика основана на зависимости емкости конденсатора от расстояния между пластинами. Одновременно это расстояние
соответствует разности потенциалов между пластинами: чем ближе пластины друг к другу, тем больше напряжение. По его изменению определяется перемещение подвижной части датчика.
Схема емкостного датчика ускорения
ВОССТАНОВЛЕНИЮ НЕ ПОДЛЕЖИТ
В случае отказа датчика загорится индикация неисправности связанной с ним системы безопасности. Код и описание ошибки можно извлечь только с помощью компьютерной диагностики. Без необходимости датчики лучше не трогать и самостоятельно не заменять. Они требуют тщательной установки и контролируемого момента затяжки крепежа, иначе пострадает точность измерений. После замены некоторым датчикам необходима инициализация с помощью компьютера. При всей своей сложности они очень надежны, и меняют их обычно из-за механических повреждений. Ремонт не предусмотрен, а пострадать они могут даже от падения на пол.
КОМБИНАЦИЯ
Часто датчик поперечного ускорения устанавливают в одном корпусе с датчиком вращения вокруг вертикальной оси. Такой комбинированный элемент стал одним из «органов чувств» для систем курсовой устойчивости.
68616-17: ДУ-2000 Датчики ускорения — Производители и поставщики
Назначение
Датчики ускорения ДУ-2000 (далее — датчик) предназначены для преобразования ускорения, возникающего при ударном воздействии на конструкции, в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна ускорению.
Описание
Принцип действия датчика основан на преобразовании ускорения, возникающего при ударном воздействии на конструкцию, на которой закреплен измерительный зонд датчика, в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна воздействующему ускорению.
Датчик конструктивно состоит из измерительного зонда, устанавливаемого на конструкции, и усилителя, которые неразъёмно соединены между собой электрическим кабелем через гермовводы. Измерительный зонд содержит чувствительный элемент — поверхностный интегральный одноосевой акселерометр переменной ёмкости на основе микроэлектромеханической технологии. Электрический сигнал с выхода измерительного зонда усиливается усилителем до уровня, необходимого для передачи сигнала по кабелю.
Измерительный зонд представляет собой неразъемную конструкцию, а электронные элементы усилителя размещены в цилиндрическом корпусе из нержавеющей стали. С одного конца корпуса усилителя заведен электрический кабель, а с другого посредством четырех винтов установлена крышка с разъемом для снятия электрического сигнала и подачи электрического питания на усилитель.
Общий вид датчика с указанием места пломбирования от несанкционированного доступа представлен на рисунке 1.
Технические характеристики
Таблица 1 — Метрологические характеристики
Наименование характеристики
Значение
Диапазон измеряемых ускорений, м/с
от 10 до 2000
Номинальное значение коэффициента преобразования, мВ/( м/с2)
5
Отклонение действительного значения коэффициента преобразования от его номинального значения, %, не более
±10
Диапазон рабочих частот, Гц
от 1 до 1000
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в диапазоне рабочих частот, %, не более
10
Диапазон выходного напряжения, В
±10
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения ускорения, %
±10
Таблица 2 — Основные технические характеристики
Наименование характеристики
Значение
Параметры электрического питания:
напряжение питания постоянного тока, В
12±1
Потребляемый ток при номинальном напряжении, •мА, не более
18
Время установления рабочего режима после включения электропитания, мин, не более
2
Габаритные размеры измерительного зонда, мм, не более: длина ширина высота
18.5
28.5
9.5
Габаритные размеры усилителя, мм, не более: диаметр длина
35
140
Масса датчика в сборке, кг, не более
0,5
Условия эксплуатации:
температура окружающей среды, °С
относительная влажность при температуре 25 °С, %, не более изменение давления относительно нормального атмосферного, кПа
от -10 до +50 95
от -40 до +50
Средний срок службы, лет Средняя наработка на отказ, ч
8
35000
Знак утверждения типа
наносится на корпус датчика методом металлопластики и на титульный лист паспорта типографским способом.
Комплектность
Таблица 3 — Комплектность средства измерений
Наименование
Обозначение
Количество
Датчик ускорения
ЯТЖИ. Иуст.+ 0,1), рег. № 37470-08.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на «Свидетельство о поверке» и в паспорт.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 8.137-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений ускорения при ударном движении
Беспроводной датчик ускорения силы – Ste.education
Описание
Этот датчик идеально подходит для экспериментов с вращающимися платформами, движущимися тележками, пружинными колебаниями, столкновениями и импульсом.
Беспроводная конструкция предлагает улучшенные измерения без кабеля, влияющего на результат эксперимента. Отверстия для пальцев поддерживают карманные приложения или устанавливают их на тележку или стержень
Преподавательское преимущество
Одновременно измеряет силу и ускорение. Измеряет ускорение по осям x, y и z и результирующему ускорению. Встроенный гироскоп измеряет вращение.
Особенности: удобная беспроводная связь Bluetooth Smart с простым подключением в приложении одним касанием.
Зонд можно быстро обнулить с помощью программного обеспечения для точного тарирования.
Долговечная перезаряжаемая батарея.
Режим регистрации позволяет записывать данные о силе, ускорении и вращении непосредственно на датчике для долгосрочных экспериментов. Зарегистрированные данные позже могут быть загружены в программное обеспечение для полного анализа.
Особые возможности
Подключение Bluetooth и USB
Логирование
+/- 50 Н датчик силы
3-осевой акселерометр (+/- 16 г)
3-осевой гироскоп
Finger-отверстие
Встроенный стержень
Включает
Крепление бампера
Болт для глаз / Крючок
Тележка / кронштейн Thumbscrew
Штанговый винт
USB-кабель (для подзарядки и опционального прямого подключения)
Диапазон (Сила)
Разрешение
Диапазон (ускорение)
Максимальная частота выборки
Защита от перегрузки по напряжению
До 75 Н без повреждений
Отклонение луча
Варианты монтажа
Крепления на тележках PASCO
Крепления на стандартных стержнях диаметром 12,7 мм
Выходное напряжение
Аккумулятор
Литий-полимерный литий-полимерный
(Ожидаемая продолжительность жизни 3-4 месяца при одном заряде при нормальном использовании)
Логирование
Связь
Прямой USB или через Bluetooth® Smart (Bluetooth 4.0)
Максимальный беспроводной диапазон 30 м (беспрепятственный)
News details: GTM GmbH — Defining Precision
Force-acceleration-transducer with foot plate
Force-acceleration-transducer
Force-acceleration-transducer with central flange
Инновация помогает поставщикам и эксплуатационникам: Обеспечение ориентированности на будущее динамических испытательных стендов
GTM Testing and Metrology GmbH, ведущий производитель измерительной техники на мировом рынке, представляет новое, теперь запатентованное изобретение: Речь идет о комбинированном датчике силы и ускорения, который позволяет корректировать ускоряющие усилия при динамических измерениях на испытательных стендах. «Наша инновация обеспечивает высокую гибкость, поскольку она может использоваться для изменяющихся задач по контролю и тестированию», – говорит Кристоф Зайпель, отвечающий в компании GTM за разработку динамических датчиков силы и изобретатель решения. На это изобретение, от применения которого выиграют поставщики и эксплуатационники испытательных стендов, Европейским патентным ведомством 20.11.2019 года была выдана патентная защита.
Так работает запатентованный датчик силы и ускорения
Датчик силы и ускорения позволяет компенсировать погрешность измерения, возникающую в результате ускорения масс между точкой измерения силы и пробой. Обычно это выполняется только с помощью датчика ускорения, установленного на датчике силы, адаптере или пробе.
В отличие от этого, запатентованный датчик силы и ускорения сочетает в себе датчик силы и два или более датчиков ускорения MEMS с различными характеристиками чувствительности. Один из датчиков имеет высокую чувствительность при небольших ускорениях и в низком частотном диапазоне. Второй датчик выполняет измерения до килогерцового диапазона при более высоких ускорениях. Для расширения области применения можно установить дополнительные датчики. В зависимости от требований к измерению, пользователь выбирает и подключает наиболее подходящий датчик ускорения.
Выгода для эксплуатационников и поставщиков испытательного оборудования
Изготовители испытательных стендов и их заказчики получают выгоду от использования запатентованного датчика силы и ускорения самыми различными способами: Поскольку он охватывает очень широкий диапазон частот, датчик может быть установлен в машинах для самых разных промышленных задач по контролю и тестированию. Если изготовители испытательных стендов приобретают унифицированные, серийные датчики силы с различными сенсорами, а не несколько датчиков силы для различных требований, они получают преимущества в затратах. При динамических измерениях нелегко заранее установить требования стопроцентно. Таким образом, измерение может выполняться с помощью не совсем подходящего датчика или может возникнуть необходимость повторного переоборудования испытательного стенда. Испытательные стенды с измерительной техникой, охватывающей широкий диапазон требований, обеспечивают точные результаты измерений. Вопрос о возможном переоборудовании с соответствующими дополнительными затратами не возникает благодаря широкой области применения изобретения.
Статус-кво
На практике сегодня проблема заключается в том, что требования к динамическому измерению должны быть точно известны. Соответствующий датчик силы затем комбинируется с подходящим датчиком ускорения. Часто эту комбинацию невозможно использовать на испытательных стендах для других задач. А в случае использования для задач, отличных от первоначально предусмотренных, страдает качество измерения, поскольку установленный датчик ускорения не подходит точно. Таким образом, описанная неточность при динамических измерениях не компенсируется нужным образом. Изобретение решает проблему тем, что является предельно гибким в использовании.
Применение в промышленности
Все технические отрасли промышленности, в которых, например, в целях обеспечения прочности должны быть испытаны компоненты с применением динамических усилий, нуждаются в испытательных стендах с соответствующей измерительной техникой. К числу пользователей относятся, например, автомобильная, авиационная, космическая и энергетическая промышленность, а также предприятия железнодорожного транспорта.
Использование материалов сайта разрешено только с письменного разрешения администрации сайта или соответствующего правообладателя. Запрещается автоматизированное извлечение информации сайта любыми сервисами без официального разрешения администрации сайта. При использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна.
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Что такое акселерометр? | FierceElectronics
Акселерометр — это электронный датчик, который измеряет силы ускорения, действующие на объект, с целью определения положения объекта в пространстве и отслеживания его движения. Ускорение, которое является векторной величиной, представляет собой скорость изменения скорости объекта (скорость — это смещение объекта, деленное на изменение во времени).
Есть два типа сил ускорения: статические силы и динамические силы.Статические силы — это силы, которые постоянно действуют на объект (например, трение или гравитация). Динамические силы — это «движущие» силы, прикладываемые к объекту с разной скоростью (например, вибрация или сила, действующая на биток в игре в пул). Вот почему акселерометры используются, например, в системах безопасности при столкновении автомобилей. Когда на автомобиль действует мощная динамическая сила, акселерометр (обнаруживающий быстрое замедление) посылает электронный сигнал на встроенный компьютер, который, в свою очередь, срабатывает подушки безопасности.
Существует три различных типа акселерометров, каждый из которых предназначен для эффективной работы в предполагаемых условиях эксплуатации. Есть три типа: пьезоэлектрический, пьезорезистивный и емкостный.
Пьезоэлектрический акселерометр использует пьезоэлектрический эффект (пьезоэлектрические материалы вырабатывают электричество, когда подвергаются физическому воздействию) для определения изменения ускорения. Пьезоэлектрические акселерометры чаще всего используются для измерения вибрации и ударов.
Пьезорезистивные акселерометры
гораздо менее чувствительны, чем пьезоэлектрические акселерометры, и лучше подходят для краш-тестов транспортных средств.Пьезорезистивный акселерометр увеличивает свое сопротивление пропорционально величине приложенного к нему давления.
Третий и наиболее часто используемый тип акселерометра — это емкостной акселерометр. Емкостные акселерометры используют изменение электрической емкости для определения ускорения объекта. Когда датчик испытывает ускорение, расстояние между пластинами его конденсатора изменяется по мере движения диафрагмы датчика.
Большинство акселерометров являются миниатюрными, и их часто называют акселерометрами микроэлектромеханических систем (МЭМС).Из-за своего размера и доступности они встроены во множество портативных электронных устройств (таких как телефоны, планшеты и игровые контроллеры). В телефонах и планшетах акселерометр отвечает за «переворачивание» экрана при повороте устройства. Акселерометры также используются зоологами (для отслеживания передвижения животных в дикой природе), инженерами (особенно в экспериментах со столкновениями) и на заводах (для отслеживания вибрации машин).
Датчики скорости и акселерометры | Bently Nevada
Специальные датчики ускорения
Bently Nevada † Seismoprobe † Системы датчиков скорости предназначены для измерения абсолютных (относительно свободного пространства) вибрации корпуса подшипника, корпуса или конструкции.Двухпроводные системы состоят из преобразователя и соответствующего кабеля. Семейство датчиков скорости Seismoprobe представляет собой двухпроводную конструкцию, в которой используется технология подвижной катушки. Он обеспечивает выходное напряжение, прямо пропорциональное скорости вибрации преобразователя.
Преобразователи с подвижной катушкой менее чувствительны к ударам или импульсному возбуждению, чем твердотельные преобразователи скорости, которые по своей сути являются акселерометрами со встроенной интегрирующей электроникой. Они могут быть хорошим выбором для определенных приложений.Поскольку им не требуется внешний источник питания, они удобны для портативных измерительных приложений.
Доступны два типа сейсмозондовых датчиков скорости :
9200: 9200 — двухпроводной преобразователь, подходящий для непрерывного мониторинга или для периодических измерений в сочетании с тестовым или диагностическим прибором. При заказе со встроенным кабелем 9200 обладает отличной устойчивостью к агрессивным средам без необходимости дополнительной защиты.
74712: 74712 представляет собой высокотемпературный преобразователь модели 9200.
Акселерометры Bently Nevada 370300 предназначены для обеспечения высокой гальванической развязки между основанием датчика и его внутренней электроникой. Эта изоляция обеспечивает лучшую защиту от дуги / электростатического разряда (ESD) до 6000 вольт. Датчик обеспечивает диапазон амплитуды пикового значения 80 г и чувствительность 100 мВ / г.
Высокотемпературный датчик скорости и ускорения 350900 (HTVAS) обеспечивает непрерывный выходной сигнал ускорения и скорости, позволяя заказчику защитить свою машину с помощью сигнала скорости, одновременно улавливая сигнал ускорения для диагностики оборудования.Его конструкция предназначена в первую очередь для использования с мониторами 3500 / 42M и 3500 / 44M. При подключении HTVAS к монитору 3500 / 42M или 3500 / 44M вы должны использовать сигналы ускорения и скорости от датчика на отдельной паре каналов (например, каналы 1 и 3) или на отдельных мониторах.
Датчик акселерометра — обзор
8.3.1.3 Плюсы и минусы использования датчиков акселерометра
Основным преимуществом использования датчика акселерометра в биометрии, конечно же, является его повсеместное присутствие в повседневной жизни.Это связано с широким распространением смартфонов, в которые в наши дни эти датчики всегда встроены. Их обычное использование в этой настройке предназначено только для очень простых задач, таких как движение встряхивания, изменение ориентации экрана и т. Д. Тем не менее, важно учитывать, что, будучи датчиками типа MEMS, они могут выполнять гораздо более сложные и требовательные задачи. Например, использование смартфонов для биометрического распознавания походки становится все более популярным. Ряд современных предложений в этой области показывает, как можно «обучить» сам смартфон распознавать своего владельца (соответствие 1: 1) по шаблону ходьбы, используя внутренний акселерометр и, в конечном итоге, гироскоп.Более того, смартфоны могут отправлять данные на удаленный сервер, и это может быть полезно для распознавания в модальности идентификации (соответствие 1: N), например, для предоставления доступа к зарезервированному месту. В этом случае пользователь не претендует на идентичность и должен быть распознан среди ряда зарегистрированных или отклонен как неизвестный. Стоит отметить, что простая идентификация устройства не гарантирует, что человек, который несет его, действительно является предполагаемым. Еще одна возможность — использование в мультибиометрических условиях.В этом случае удаленный сервер собирает различные биометрические шаблоны (например, визуальный образец лица или походки с помощью видеокамер) и объединяет результаты распознавания. Следует отметить, что получение данных акселерометра не страдает от хорошо известных проблем подходов, основанных на компьютерном зрении, таких как поза, освещение и окклюзия. Эти датчики могут следовать за пользователем повсюду, устраняя необходимость в дополнительных устройствах или дублировании оборудования, а также в любых изменениях окружающей среды, например, в методах на основе датчиков пола.Кроме того, этот подход, в отличие от двух других, упомянутых ранее, может позволить распознавать нескольких пользователей без какого-либо дополнительного специального алгоритма, поскольку нет перекрытия данных. Таким образом, можно отдельно распознавать большее количество пользователей, которые одновременно находятся в одной и той же контролируемой зоне, не увеличивая ни сложность, ни точность системы. И последнее, но не менее важное: конечно, стоимость довольно близка к нулю.
Несмотря на отмеченные выше положительные моменты, стоит отметить и ограничения.В качестве минусов можно упомянуть все проблемы, связанные с биометрией походки, описанные в разделе 8 (например, возможно, зашумленные сигналы, влияние характеристик обуви и уклона грунта, влияние скорости ходьбы), которые могут быть более очевидными в отношении машины. техники видения, потому что источники ввода напрямую привязаны к пользователю. Кроме того, акселерометры страдают от различий между устройствами. Даже в случае использования одной и той же модели акселерометра с одной производственной линии в идентичных условиях могут быть существенные различия в захваченных сигналах акселерометра.Это связано с калибровкой и систематическими ошибками, которые могут произойти, особенно когда датчик встроен в смартфон (даже потому, что в этом случае их обычная роль предназначена только для игр или других приложений, не требующих высокой точности). Однако, как показано в [12], можно значительно уменьшить эту последнюю проблему с помощью простой специальной процедуры.
Микромеханический датчик ускорения | SpringerLink
U. Breng
T. Geßner
P. Lorenz
M.Rauch
W. Leyffer
M. Dittmann
B. Küttner
G. Schwenzer
M. Wetzel
N. Zichner
Доклад конференции
1
Цитаты
137
Загрузки
Abstract
Разработан миниатюрный кремниевый датчик ускорения, состоящий из емкостного акселерометра и электронной системы.В качестве чувствительного элемента используется сейсмическая масса, подвешенная на тонких стержнях. Преобразование сигнала достигается путем измерения емкости неподвижных электродов. Акселерометр состоит из кремниевого чувствительного элемента и стеклянной пластины с контактными площадками. Технология микроэлектронной обработки используется для изготовления анизотропного травления монокристаллического кремния и одновременной литографии на верхней и обратной стороне пластин. Дается краткое описание процесса изготовления. Приложение датчика работает как пороговый акселерометр, что означает генерацию электрического выходного сигнала из регулируемого значения ускорения.
Ключевые слова Датчик ускорения Анизотропное травление Травление кремния Анодное соединение Сейсмическая масса
Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами. Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.
Это предварительный просмотр содержимого подписки,
войдите в
, чтобы проверить доступ.
Предварительный просмотр
Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.
Источники
[1]
Зайдель, Х., Csepregi, L .: Датчики и исполнительные механизмы, 6 (1984) 81–92.
CrossRefGoogle Scholar
[2]
Endolf, F. et al .: Кремниевый микроакселерометр. Transducers (1987), 112.
Google Scholar
[3]
Heuberger, A. (ed.): Mikromechanik, Springer 1989.
Google Scholar
[4]
Kloeck, B .: Study of Электрохимический Etch-Stop для высокоточного контроля толщины кремниевых мембран. IEEE Trans. ED, 36, 4 (1989) 663–669.
CrossRefGoogle Scholar
[6]
Pollack-Diener, G .: Montagetechniken für Silicium-Sensoren, Technisches Messen, tm 56, 11 (1989) 422–427.
Google Scholar
[7]
Bathe, K. (ed.): Finite-Elemente-Methoden, Springer 1986.
1.Sektion Physik-Elektronische Bauelechelemente Technologie 11
2.Информация в разделе TechnikChemnitz Германия
Акселерометр
Введение в акселерометры
Акселерометр — это устройство, которое измеряет вибрацию или ускорение движения конструкции.Сила, вызванная вибрацией или изменением
в движении (ускорение) заставляет массу «сжимать» пьезоэлектрический материал, который производит электрический заряд, который пропорционален
сила, приложенная к нему. Поскольку заряд пропорционален силе, а масса постоянна, то заряд также пропорционален
к ускорению.
Подробнее об акселерометрах
Что такое пьезоэлектрический датчик силы?
Пьезоэлектрический датчик силы почти такой же жесткий, как кусок твердой стали сопоставимых размеров.Эта жесткость и
прочность позволяет вставлять эти датчики непосредственно в машины как часть их конструкции.
Типы акселерометров
Пьезоэлектрические акселерометры (датчики вибрации) бывают двух типов. Первый тип — это акселерометр с выходом заряда с «высоким сопротивлением». В этом типе
В акселерометре пьезоэлектрический кристалл производит электрический заряд, который напрямую связан с измерительными приборами.Выход заряда
требует специальных приспособлений и приборов, которые чаще всего встречаются в исследовательских центрах. Этот тип акселерометра также используется в
температурные приложения (> 120 ° C), в которых нельзя использовать модели с низким сопротивлением.
Второй тип акселерометра — это акселерометр с низким сопротивлением на выходе. Акселерометр с низким сопротивлением имеет акселерометр заряда в качестве
передний конец, но имеет крошечную встроенную микросхему и транзистор на полевом транзисторе, который преобразует этот заряд в напряжение с низким импедансом, которое может легко взаимодействовать
со стандартным оборудованием.Этот тип акселерометра обычно используется в промышленности. Блок питания акселерометра, такой как ACC-PS1, обеспечивает
надлежащее питание микросхемы от 18 до 24 В при постоянном токе 2 мА и устранение уровня смещения постоянного тока, они обычно вырабатывают выходной сигнал, основанный на нуле
до +/- 5 В в зависимости от номинального значения акселерометра в мВ / g. Все акселерометры OMEGA® относятся к этому типу с низким импедансом.
Технические характеристики акселерометра
Динамический диапазон — это +/- максимальная амплитуда, которую акселерометр может измерить до искажения или ограничения выходного сигнала.Обычно
указано в г.
Частотная характеристика определяется массой, пьезоэлектрическими свойствами кристалла и резонансной частотой корпуса.
Это частотный диапазон, в котором выходной сигнал акселерометра находится в пределах указанного отклонения, обычно +/- 5%. g 1g — ускорение
из-за силы тяжести Земли, которая составляет 32,2 фут / сек2, 386 дюймов / сек2 или 9,8 м / сек2.
Заземление — В акселерометрах есть два типа сигнального заземления.У акселерометров с заземлением корпуса есть сторона низкого сигнала.
связаны с их делом. Поскольку корпус является частью пути прохождения сигнала и может быть прикреплен к проводящему материалу, при использовании необходимо соблюдать осторожность.
этот тип акселерометра, чтобы избежать шума от земли. Электрические компоненты акселерометров с заземлением изолированы от
корпус и гораздо менее восприимчивы к помехам, наводимым землей.
Верхний предел частоты — это частота, при которой выходной сигнал превышает указанное отклонение выходного сигнала.Обычно это регулируется механическим
резонанс акселерометра.
Отсечка по низкой частоте — это частота, при которой выходной сигнал начинает падать ниже заявленной точности. Выход не «отсекается», а
чувствительность быстро уменьшается с более низкими частотами.
Шум — Электронный шум генерируется схемой усиления. Шум может быть задан как широкополосный (задан по частотному спектру).
или спектральные — обозначаются на определенных частотах.Уровни шума указаны в g, т. Е. 0,0025 g 2-25 000 Гц. Шум обычно уменьшается по мере увеличения частоты.
увеличивается, поэтому шум на низких частотах представляет большую проблему, чем на высоких частотах.
Как выбрать акселерометр?
Какую амплитуду вибрации необходимо контролировать?
Какой частотный диапазон нужно контролировать?
Каков температурный диапазон установки?
Каков размер и форма исследуемого образца?
Есть ли электромагнитные поля?
Имеется ли в этом районе высокий уровень электрического шума?
Заземлили ли поверхность, на которой должен быть установлен акселерометр?
Является ли окружающая среда агрессивной?
Требуются ли в данной области искробезопасные или взрывозащищенные приборы?
Это место влажное или вымытое?
Частота резонанса — это частота, на которой датчик резонирует или звонит.Частотные измерения должны быть намного ниже резонансной частоты
акселерометр.
Чувствительность — это выходное напряжение, создаваемое определенной силой, измеряемой в g. Акселерометры обычно делятся на две категории — производящие либо
10 мВ / г или 100 мВ / г. Частота выходного переменного напряжения будет соответствовать частоте колебаний. Выходной уровень будет пропорционален
амплитуда колебаний.Акселерометры с низкой выходной мощностью используются для измерения высоких уровней вибрации, в то время как акселерометры с высокой выходной мощностью используются для измерения
вибрации низкого уровня.
Температурная чувствительность — это выходное напряжение на градус измеренной температуры. Датчики имеют температурную компенсацию, чтобы сохранить изменение
выход в заданных пределах при изменении температуры.
Диапазон температур ограничен электронной микросхемой, которая преобразует заряд в выходной сигнал с низким сопротивлением.Обычно диапазон составляет от -50 до 120 ° C.
Другие соображения при выборе акселерометра:
Масса акселерометров должна быть значительно меньше массы контролируемой системы.
Динамический диапазон акселерометра должен быть шире ожидаемого диапазона амплитуд колебаний образца.
Частотный диапазон акселерометра должен соответствовать ожидаемому частотному диапазону.Чувствительность акселерометра должна давать электрическую
выход совместим с существующим оборудованием. Используйте акселерометр с низкой чувствительностью для измерения вибраций с высокой амплитудой и, наоборот, используйте
высокочувствительный акселерометр для измерения колебаний малой амплитуды.
Выберите правильный акселерометр
3-осевой USB-регистратор данных ускорения Портативный регистратор данных ускорения идеально подходит для оценки состояния и диагностики проблем производительности вращающегося оборудования, чтобы определить, работает ли двигатель эффективно, и даже указать, может ли он выйти из строя в будущем. Акселерометр промышленного класса Акселерометры промышленного уровня — это рабочие лошадки в промышленности. Они используются на всем, от станков до малярных шейкеров.OMEGA предлагает на выбор четыре модели. ACC101 (показан) — это высококачественный недорогой акселерометр общего назначения.
ACC 102A герметичен для работы в суровых условиях, имеет фиксированный кабель и весит всего 50 грамм. ACC786A, верхний кабель и
Боковой кабель ACC787A герметичен и имеет съемные кабели, защищенные от непогоды. Трехосный акселерометр Трехосные акселерометры измеряют вибрацию по трем осям X, Y и Z.У них есть три кристалла, расположенные так, чтобы
каждый из них реагирует на вибрацию по разным осям. На выходе есть три сигнала, каждый из которых представляет вибрацию для
одна из трех осей. ACC301 имеет легкую титановую конструкцию и обеспечивает выходную мощность 10 мВ / г с динамическим диапазоном.
+/- 500 g в диапазоне от 3 до 10 кГц.
Часто задаваемые вопросы
Как установить акселерометр
Датчик должен быть установлен непосредственно на поверхности машины для правильного измерения вибрации.Этого можно добиться с помощью нескольких типов креплений:
Магнитные опоры обычно являются временными. Магнитные опоры используются для крепления акселерометров к ферромагнитным материалам, обычно используемым в станках, конструкциях и двигателях.Они позволяют легко перемещать датчик с места на место для получения показаний в нескольких местах. Двухполюсные магнитные крепления используются для крепления
акселерометр к изогнутой ферромагнитной поверхности.
Клеи и шпильки с резьбой считаются постоянными креплениями. Доказано, что клеи, такие как эпоксидная смола или цианоакрилат, обеспечивают удовлетворительное соединение для большинства применений. Пленка должна быть такой же тонкой, как
можно избежать нежелательного гашения вибраций за счет гибкости пленки.Чтобы удалить клейкую накладку
акселерометра, используйте гаечный ключ на плоских поверхностях гаечного ключа на корпусе и поверните, чтобы разорвать клеевое соединение. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ МОЛОТОК. Удар по
акселерометр повредит его.
Крепежные шпильки являются предпочтительным методом монтажа. Они требуют просверливания конструкции и нарезания резьбы, но обеспечивают прочное надежное крепление. Обязательно соблюдайте указанный крутящий момент.
настройки, чтобы не повредить датчик или не оборвать резьбу.
Акселерометр | Сопутствующие товары
↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓
Беспроводной датчик ускорения
— PS-3202 — Продукты
Описание продукта
Этот датчик, способный одновременно измерять силу, ускорение и скорость вращения, идеально подходит для экспериментов с вращающимися платформами, движущимися тележками, колебаниями пружин, столкновениями и импульсами.Беспроводная конструкция обеспечивает повышенную точность измерения за счет исключения шнуров, влияющих на сбор данных. Студенты могут использовать отверстия для пальцев для портативных приложений или закрепить их на тележке или стержне для более сложных экспериментов.
Teaching Advantage
Bluetooth Низкое энергопотребление и простое сопряжение в приложении одним касанием
Аккумулятор с длительным сроком службы
Обнуление выполняется в программном обеспечении для точного тарирования
В режиме регистрации сохраняются данные о силе, ускорении и вращении непосредственно на датчике для длительных экспериментов
Одновременно измеряет силу и ускорение
Встроенный 3-осевой датчик ускорения измеряет ускорение по осям x, y и z и вычисляет результирующее ускорение
Встроенный гироскоп измеряет вращение около осей x, y и z
Типичные эксперименты
Импульс и импульс
Определение статических и кинетических коэффициентов трения
Измерение центростремительного ускорения и центростремительной силы
1 Минимальное количество точек данных со всеми включенными измерениями, фактические результаты зависят от включенных измерений.
2 Непрерывное использование в подключенном состоянии до отказа батареи, фактические результаты будут зависеть от частоты дискретизации, активных измерений и состояния батареи.
3 Регистрация до отказа батареи, фактические результаты будут зависеть от частоты дискретизации, активных измерений и состояния батареи.
* Обычное использование в классе — это датчик, который активно используется в течение 20 минут на лабораторию в течение 120 лабораторных занятий в год.
Требуется программное обеспечение
Для этого продукта требуется программное обеспечение PASCO для сбора и анализа данных. Мы рекомендуем следующие варианты. Для получения дополнительной информации о том, что подходит для вашего класса, см. Сравнение программного обеспечения: SPARKvue и Capstone »
Варианты подключения
Этот продукт можно напрямую подключать к вашему компьютеру или устройству с помощью следующих технологий.Интерфейс не требуется. Подробные сведения о совместимости устройств см. В следующем руководстве: Совместимость продуктов с беспроводной связью Bluetooth »
Выделенная регистрация данных с помощью SPARK LXi
Рассмотрите для учащихся универсальный инструмент для сбора, построения графиков и анализа данных с сенсорным экраном. Регистратор данных SPARK LXi, предназначенный для использования с проводными и беспроводными датчиками, одновременно вмещает до пяти беспроводных датчиков и включает два порта для синих датчиков PASPORT. Он оснащен интерактивным пользовательским интерфейсом на основе значков в амортизирующем футляре и поставляется в комплекте с ПО SPARKvue, MatchGraph! И Spectrometry для интерактивного сбора и анализа данных.Он может дополнительно подключаться через Bluetooth к следующим интерфейсам: AirLink, SPARKlink Air и 550 Universal Interface.
Руководство по покупке
Руководства по продукции
Выберите правильный датчик силы или тензодатчик
Датчики силы
являются классическим компонентом любой физической лаборатории и дают студентам возможность визуализировать движение в режиме реального времени. Мы потратили десятилетия на разработку инновационных датчиков силы и тензодатчиков, которые продолжают раздвигать границы экспериментов с движением.На этой странице сравниваются возможности подключения и приложения для наших ScienceWorkshop, PASPORT и беспроводных датчиков силы, а также наших тензодатчиков.
Экспериментальная библиотека
Проведите следующие и другие эксперименты с беспроводным датчиком ускорения силы. Посетите экспериментальную библиотеку PASCO, чтобы увидеть больше занятий.
Advanced Placement / Физика
Импульс и импульс
В этой лабораторной работе студенты используют датчик движения, датчик силы и динамическую систему, чтобы исследовать взаимосвязь между изменением количества движения тележки, подвергающейся столкновению, и импульсом, передаваемым тележке для изменения ее количества движения…
Средняя школа / Физика
Статическое и кинетическое трение
В этой лабораторной работе студенты будут использовать датчики силы для исследования статического трения и кинетического (скольжения) трения.
Средняя школа / Физика
Третий закон Ньютона
В этой лабораторной работе студенты будут использовать пары датчиков силы, чтобы наблюдать взаимосвязь между силой воздействия и результирующей силой реакции.
Advanced Placement / Физика
Статика вращения
В этой лабораторной работе студенты используют датчик силы и транспортир, чтобы продемонстрировать, что сумма сил, действующих на объект в статическом поступательном равновесии, равна нулю, и сумма крутящих моментов, действующих на объект…
Продвинутый уровень • Средняя школа / Физика
Анализ статического луча
Учащиеся проводят измерения различных расположений статической балки и используют их для прогнозирования сил, действующих на балку. Датчик силы используется для проверки их прогнозов.
Средняя школа / Физика
Импульсный импульс
В этой лабораторной работе студенты будут использовать датчики движения и силы, чтобы исследовать изменения количества движения во время столкновения. Учащиеся определят, как это изменение связано с импульсом, связанным с столкновением.
