传感器产品技术-工业级加速度传感器解析 _加速度

传感器是获得正确有效数据的第一触点，在将原始物理量转换为易于测量计算的数据量的过程中发挥着重要作用。随着电力、船舶、航空、宇宙等多项工程技术的快速发展，相关应用场景需要更准确的动态数据。航空发动机、煤气轮机、蒸汽机等高能动力装置对工业传感器提出了更严格的要求。在众多传感器中，笔者以工业级加速度传感器为例，结合应用和相关产品数据，简单分享一些经验和经验。什么是加速传感器？

加速度传感器又称速度规、速度计，是测量速度的传感器，该装置在速度过程中测量自己的惯性力，通过牛顿的第二法则获得速度值。感应机理分为压电式、电容式、电感式、应变式、压阻式等。

汽车平顺性试验应用

将加速度传感器安装在车辆座椅上，测量XYZ三个轴向上的振动加速度过程，用以评价汽车行驶平顺性的道路试验。

工业级加速度传感器

选择加速度传感器时，用户大多基于加速度量程范围，同时结合实际应用。如果测量倾斜角度， plusmn；1.5g的量已经足够了。plusmn；2g的加速传感器可用于大多数消费电子和商业应用。但是，对于急停、多方向急剧变化、振动强度大的测定应用程序，至少选择plusmn的10g以上或更多的加速度传感器。

在许多工业应用场景中，需要监视和测量冲击和振动。由于应用环境温度的高低温变动范围广，加速度计的量程、灵敏度、精度要求高，对于通常的加速度传感器来说，完全不适合这种严格的工作环境。基于这种工业级加速度传感器的诞生，可以在这种恶劣的应用环境中保持高可靠性的持续测量和稳定输出。

工业级加速度传感器的品牌和产品性能

在传感器市场中，工业级加速度传感器品牌众多，其中欧、美、日品牌占据了此类产品较大比例的市场份额。但随着中国近年来工程技术的迅猛发展，中国的自主品牌也正在这一细分产品领域中逐步跟上，并在高、中、低几个技术维度上与欧、美、日同台角逐。从产品技术和可靠性两个维度来看，进口品牌美国PCB、丹麦Bampk和中国自主品牌西人马(FATRI)的工业级加速度传感器可以全面解释这两个维度。

Brumlelamp；Kjaelig；r简称Bamp；k、名称和商标来源于创始人PerlhelmBruml；el和ViggoKjaelig；r的名字哥本哈根理工学院(现丹麦工业大学) 。这是一家历史悠久的公司，成立于1942年，拥有加速测量、传声器、声学全息阵列等产品线。

西人马(厦门)科技有限公司—————————————————————————————————————————————————————————成立时间虽短，但具有先进材料、芯片制造、精密传感器(加速度、温度、压力等)、测量设备等丰富扎实的产品开发和制造能力。

笔者从三个品牌的产品中选择工业级加速度传感器的同类产品，通过产品技术规格分析工业级传感器的特性和重要技术指标。

工业级加速度传感器的重要技术指标

电压敏感度在满足共振频率的前提下越大越好，后端采样烹饪的回路越容易。

工作温度

在工业厂房环境中，随时都会出现温度的急剧上升，能否有效地进行测量，直接影响测量的效率，因此工作温度范围应尽可能宽。

响应时间

当被测物体发生变化时，传感器不能立即响应，普遍存在滞后，滞后时间立即响应时间，响应时间越短越好。

冲击极限

指1秒内，传感器及壳体所能承受的最大加速度冲击，一般在可承受冲击的范围内，传感器仍能保持正常工作，冲击极限上限越高越好。

横向敏感度

测量某个方向时，信号输出理论上应该都是感知方向，但实际上这个方向垂直的方向也有信号输出，这是横向效果引起的，所以横向敏感度越低，性能越好。国标要求le的5% 。

非线性度

在固定频率和幅度范围内，当输出量与输入量成正比时，就会成为线性变卦。实际传感器的校准结果与线性偏离的程度称为传感器的非线性。指标越小越好。

频率响应

一般加速度传感器的工作频率上限为自身共振频率的1/3左右，通常加速度传感器的低频率特性差，信号衰减严重，但高频段线性差，非线性影响大。在实际应用中，土木工程结构的频率范围在0.2~1kHz左右，通用机械设备大多属于中频段，频率范围在0.5~5kHz左右。高能动力装置由低频至高频段，频率范围会大于5kHz 。此外，传感器安装的刚性也会影响传感器测量的频率范围。工业级加速度传感器的频率响应范围直接影响其在不同应用场景中的测量效率。

从上述指标可以看出，工业级加速度传感器的测量范围比非工业级传感器宽，工作温度范围可以承受大范围的高低温循环转换，在这种情况下可以保证比较好的灵敏度，横向灵敏度可以尽可能小范围这些要素的集合对传感器的研发设计和生产制造提出了极高的要求。在实际制造过程中每一个微小的工艺上的误差，都会对传感器本身带来巨大的影响。

PCB与Bamp;K作为国际知名的传感器专业制造商在产品技术规格上的要求是严谨和苛刻的，在实际应用中有口皆碑。值得一提的是，西人马(FATRI)作为一个中国自主传感器品牌，在这样短的时间内能将产品做到这样的高度，不得不说这是一个具备极强技术实力的企业。毕竟，在传感器制造行业，在工程技术中，技术实力和研发设计能力是第一生产力。

笔者从多方了解到，西人马(FATRI)是一家拥有材料、传感器芯片设计制造、封装、测试、精密传感器制造等全方位能力的硬核科技公司。该公司在短短5年内注册了600多项专利，如自主开发了压电传感器基座楔形自锁剪切结构，与文献中可见的传统结构完全不同，综合了传统压缩和诊断压缩，具有良好的线性、剪切性和高灵敏度等特点，其技术性极其简单可靠，产品适应性好，采用自锁结构，其接触刚性大大提高了谐振频率，保持良好的线性。目前，该技术广泛应用于西人马通用振动测量和高温振动测量领域，各项指标达到或优于当前流行的各项设计。在先进传感器制造这样的重资产、技术门槛高、研究开发周期长的行业，制造这样具有竞争力的工业级传感器，在现在浮躁、投机的环境中，更加珍贵。作为业界的一员，笔者可以想象在这个过程中会经历多少困难和痛苦。但是，这样的支付和保护是值得的，我们需要更多能够忍受寂寞、具有工匠精神的科技创新企业。

当前，各种工程技术与前沿科技高速发展的趋势下，在工业传感器的领域里，欧、美、日产品仍极具竞争力。但随着全球市场需求的发展，相信未来会有更多中国传感器自主品牌走向世界，与国际厂商同台角逐，一争高下。国际形势的风云激动，总是牵动着市场结构的变化。作为后发者，有必要坚持初心，坚持自主开发制造的正确路线。笔者希望有更多具有核心技术实力的中国传感器自主品牌制造商在更多应用领域与欧洲、美国、日本等海外传感器企业竞争。

在这个机遇与挑战并存的时代里，唯有努力拼搏才能占有一席之地，埃隆.马斯克在其自传中说：所谓创业，就是嚼着玻璃凝视深渊。既然必须穿过地狱，那就走下去。

知识分享

1. 压电效应：压电晶体受力变形后，其内部会产生极化现象，同时在它的两个表面产生符号相反的电荷，当被测振动频率远低于加速度计的固有频率(谐振频率)时，则力的变化与被测加速度成正比。外力去除后，恢复到无电状态的现象称为压力效应。

2.测量工作状态下的待测结构时，最好使用带隔离的传感器。如果传感器本身没有隔离，则在传感器底部增加绝缘材料作为隔离设备。

3.应用的传感器工作频率区间，略高于实际测量的带宽。

4.轴向很重要，单轴加速传感器通常用于测量简单的振动和速度状况的双轴速度传感器是指测量沿x轴和y轴的速度和振动(前、后amp)的左、右)的三轴速度传感器将z轴加入双轴速度传感器，用于复杂的三维定位和测量。

【传感器产品技术-工业级加速度传感器解析】5.加速度传感器还受到振动频率范围的限制，必须符合预期的应用频率。