转矩传感器

位移传感器直线位移传感器四倍频专用集成电路同时具有辨相和四倍频细分的功能，可将两路正交的方波进行四倍频后产生两路加、减计数信号，可送双时钟可逆计数器进行加、减计数，也可直接送微型计算机（包括单片机）进行数据处理。

1、特点：

⑴、数字化微分电路：4路微分信号脉宽由主频周期决定，因此，是一致的，而且可在很大范围里方便地选择。

⑵、临界报警与过速报警两档速度提示：可在光栅运动速度接近极限值时给出临界报警信息，以便操作者及时控制光栅运动快慢。在速度超过极限值时本电路将给出出错信息。

⑶、零位控制：零位的设置将给操作者带来许多方便，如故障断电后的重新定位等。本电路有“到零位开始计数”和“到零位停止计数”，以及“与零位无关”三种工作模式。

⑷、片选：本电路设有片选端，可以构成多标数显系统。

⑸、COMS工艺：输入输出的电压电流与4000系列CMOS及LSTTL电路兼容。

压电式加速度传感器的原理结构　　压电式加速度传感器，又称压电加速度计。它是利用压电材料的压电效应工作的。 所谓压电效应，是指某些电介质，当它在一定方向上受到机械外力作用而变形时，其内部就会发生电极化，从而导致电介质的两相对表面上出现大小相等、符号相反的电荷。当外力方向改变时，电荷的极性也跟着改玖其电荷量的大小与外力成正比。当外力去掉后，电介质又恢复不带电状态，这种现象称为正压电效应。反过来，当在电介质的极化方向上外加电场时，它就会产生变形，这种现象称为逆压电效应。压电加速度计是利用正压电效应工作的。

　　具有压电效应的电介质称为压电材料。在自然界中，具有压电效应的物质很多，但大多数共效应很微弱，只有少数如石英晶体、压电陶瓷等才有较强的压电效应。

　　压电加速度计的结构型犬有压缩型、剪切型和弯曲型三种，图11—5为压缩型加速度计结构示意图。其敏感元件是压电晶体片4，转矩传感器，晶体片上压一个质量块3，用一个刚度较大的弹簧2对这个质量块施加一个预紧力，并将它们绽在一个带有厚的基座6的金属外壳1内。当加速度计安装在被测扳动物体上而随之板动时，传感器，质量块就产生一个正比于振动加速度的力作用在压电晶体片上，根据正压电效应，在晶体片两相对的表川上就产生交变的电材，共大小与作用力成正比，田质量块的质量固定不变，所以晶体片上的电荷与扳动加速度成正比。

　　压电加速度计只有体积小、质量轻、结构坚实、频带宽、灵敏度高、测量范围宽等优点，因此应用最为广泛。压电加速度计的稳定性较好，在振动计量中，往往作为标准加速度计使用。

　　图6 - 14是一种压电式加速度传感器的结构图。它主 要由压电元件、质量块、预压弹簧、基座及外壳等组成。整 个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。质量块一般由体 积质量较大的材料（如钨或重合金）制成。预压弹簧的作用 是对质量块加载，产生预压力，以保证在作用力变化时，晶 片始终受到压缩。整个组件都装在基座上。为了防止被测 件的任何应变传到压电晶片上而产生假信号，基座一般要 求做得较厚。基座与被测物体刚性固定在一起。

　　当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，所以，在 压电元件的两个表面上产生交变电压或电荷。当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器 输出的电压或电荷与作用力成正比，从而可得知被测物体的加速度。　　加速度传感器的应用　　通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候，广测传感器，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是，工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。

　　加速度传感器可以帮助机器人了解它身处的环境。是在爬山？还是在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关重要的。更要确保的是，你的机器人没有带着炸单自己前往人群密集处。一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动。

　　加速度传感器可以测量牵引力产生的加速度。

　　案例

　　加速度传感器应用于地震检波器设计

　　地震检波器是用于地质勘探和工程测量的专用传感器，传感器的原理，是一种将地面振动转变为电信号的传感器，能把地震波引起的地面震动转换成电信号，经过模/数转换器转换成二进制数据、进行数据组织、存储、运算处理。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，典型应用在手机、笔记本电脑、步程计和运动检测等。

　　加速度传感器技术应用于车或报警

　　在汽车工业高速发展的现代，汽车成为了人们出行主要的交通工具之一，但是因交通事故的上亡数量也十分巨大。在信息化的现代利用高科技去挽救人的生命将会是重大研究的主题之一，基于加速度的车或报警系统正是怀着这种设计理念，相信这种系统的推广，会给汽车行业带来更多的安全。

　　加速度传感器应用于监测高压导线舞动

　　目前国内对导线舞动监测多采用视频图像采集和运动加速度测量两种主要技术方案。前者在野外高温、高湿、严寒、浓雾、沙尘等天气条件下，不仅对视频设备的可靠性、稳定性要求很高，而且拍摄的视频图像的效果也会受到影响，在实际使用中只能作为辅助监测手段，无法定量分析导线运动参数；而采用加速度传感器监测导线舞动情况，虽可定量分析输电导线某一点上下振动和左右摆动的情况，但只能测出导线直线运动的振幅和频率，而对于复杂的圆周运动，则无法准确测量。所以我们必须加快加速度传感器的发展来适应诸如此类环境下进行应用。

　　具体

　　汽车安全

　　加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。

　　在安全应用中，加速度计的快速反应非常重要。安全气囊应在什么时候弹出要迅速确定，所以加速度计必须在瞬间做出反应。通过采用可迅速达到稳定状态而不是振动不止的传感器设计可以缩短器件的反应时间。其中，压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快。

　　游戏控制

　　加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化，因此通过前后倾斜手持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制，就变得很简单。

　　图像自动翻转

　　用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向，实现所要显示图像的转正。

　　电子指南针倾斜校正

　　磁传感器是通过测量磁通量的大小来确定方向的。当磁传感器发生倾斜时，通过磁传感器的地磁通量将发生变化，从而使方向指向产生误差。因此，如果不带倾斜校正的电子指南针，需要用户水平放置。而利用加速度传感器可以测量倾角的这一原理，可以对电子指南针的倾斜进行补偿。

　　GPS导航系统死角的补偿

　　GPS系统是通过接收三颗呈120度分布的卫心信号来最终确定物体的方位的。在一些特殊的场合和地貌，如遂道、高楼林立、丛林地带，GPS信号会变弱甚至完全失去，这也就是所谓的死角。而通过加装加速度传感器及以前我们所通用的惯性导航，便可以进行系统死区的测量。对加速度传感器进行一次积分，就变成了单位时间里的速度变化量，从而测出在死区内物体的移动。

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