力平衡加速度传感器设计分析.pdfVIP

维普资讯 传感器技术 (JournalofTransducerTechnology) 2005年 第24卷 第8期 力平衡加速度传感器设计分析 李彩华 (1．中国地震局 工程力学研究所 ，黑龙江 哈尔滨 150080； 2．哈尔滨北奥振动技术开发有限责任公司。黑龙江 哈尔滨 150080) 摘 要：介绍了差容式力平衡加速度传感器的工作原理，推算了该传感器的运动方程，并推导出力平衡加 速度传感器的自振频率 、阻尼参数、幅频响应的计算公式 ，得出了传感器中质量块质量m、比例电阻 、微 分电容C直接决定传感器的自振频率、频带宽度和传感器的输出灵敏度。 关键词：力平衡加速度传感器；自振频率；阻尼 ；幅频响应；频带宽度；灵敏度 中图分类号：TP212；TH24+．4 文献标识码：A 文章编号：1000—9787(2005)08—0046—03 Design analysisofforcebalanceaccelerometer LICai—hua， (1．InstofEnginMechanics，ChinaSeismologicalBureau，Harbin150080，China； 2．HarbinBeiaoVibrationTcehnologyCo．Ltd．，Harbin150080，China) Abstract：Principleofforee balanceaccelerometerbased on dif【ferential capacitance iSintroduced．Movement functionofaccelerometeriscalculated，andthreekeyspecificationsofaccelerometer，natural~equency，dampnad amplituderesponse，lieon threecomponents．The three componentsale massm ，propo rtional resistance R， differential capacitnaceC．Natural~equency，bandwidth，outputsensitivityofaccelerometeraredeterminedbythe threecomponents． Keywords：forcebalanceaccelerometer；natural ~equency；damp；ma plituderesponse；bandwidth；sensitivity 0 引 言 度调制电路，把 电容变化转换成电压输出量 ，其设计原 力平衡加速度传感器具有动态范围大、测试精度高等 理 图见图 1。 特点，目前 ，成熟的力平衡加速度传感器在设计上，基本采 用相同的思路，即，激励信号调制、解调，加入力反馈进行电 压输出。输出电压的大小与电容极板运动位移成正 比，而 电容极板的位移量与传感器外壳体运动的加速度成正比。 因此，电容中间极板的输出电压就是传感器壳体的运动加 速度。力平衡加速度传感器特性参数的公式推导可以参考 一 般的单质点分析文献均可以得到…，但是 ，对该类型传 感器的运动方程、机械参数、电路参数进行全面分析的文献 几乎看不到，因此，本文将从应用角度详细介绍力平衡加速 度传感器的设计分析。 1 力平衡加速度传感器的设计原理 图 1 力平衡加速度传感器设计原理 图 力平衡加速度传感器是振动传感器的一种，它是将非