如何选择合适的加速度传感器

　　直流响应加速度传感器

　　两种技术经常被用来制作直流响应加速度传感器：电容型压阻型

　　电容型

　　电容型（随加速度变化，由检测质量块引起电容变化）加速度传感器在当今是最通用的。在某些领域无可替代，如安全气囊，手机移动设备等。高的产量使得该类传感器成本低廉。但是这种低成本的传感器受制于较低的信噪比，有限的动态范围。所有的电容型加速度传感器都具有内部时钟，该时钟(~500kHz)是检测电路必不可少的部分，由于泄漏经常会对输出信号产生干扰。这种噪声的频率远高于测量信号的频率，一般不会对测量结果造成影响，但是它始终和测试信号叠加在一起。由于内置了放大器芯片，其一般具有3线（或4线差分输出）接口。只要有直流供电便能工作。

　　电容型加速度传感器的工作带宽一般限制在几百Hz，部分原因是其具有大的内部结构和重的空气阻尼。电容型加速度传感器适合测量低量程的加速度，其上限一般在100g以内。除了这些限制，现代的电容型加速度传感器，特别是仪用级别的器件，具有很好的线性和高的稳定性。

　　电容型加速度传感器通常适合板载测试，成本低是一个原因。对于低频运动测试，加速度一般也低，它们是一个理想的选择。例如土木工程中的振动测试。

　　压阻型

　　压阻型加速度传感器是另一种广泛应用的直流响应加速度传感器。不同于电容型加速度传感器通过电容的变化测量加速度，压阻型加速度传感器通过应变电阻值的变化输出加速度信号，应变电阻是传感器惯性感应系统的一部分。很多工程师熟悉应变片，并知道如何测量其输出。大多数的压阻型传感器对温度变化敏感，因而需要对其输出信号在传感器内部或外部做温度补偿。现代压阻型加速度传感器包含一个专用集成电路做在板信号处理，也包含温度补偿。

　　压阻型加速度传感器的工作频率可达5000Hz。许多压阻型加速度传感器要么采用空气阻尼（MEMS型），要么采用液体阻尼（粘贴应变片型）。阻尼特性是选择传感器的一个重要因素。某些应用下，输入的机械振动包含高频成份（或激发高频响应），带阻尼的传感器可以防止本身产生振铃（谐振），从而保留或增大了可用动态范围。由于压阻型加速度传感器的输出是差分的纯电阻信息，信噪比通常很好；其动态范围仅受限于后接直流放大器的品质。对于高加速度冲击测试，某些压阻型加速度传感器能够测量到超出10000g的加速度。

　　由于具有宽的频率响应能力。压阻型加速度传感器适合做脉冲、碰撞测试，在这些测试中频率和加速度通常都很高。作为具有直流响应能力的传感器，通过其加速度输出，使用者可以得到无积分误差的速度和位移信息。压阻型加速度传感器通常应用于汽车安全测试，武器测试，地震测试等。

　　小结

　　每种加速度传感器技术都有其优缺点。在作出选择之前，明确它们的区别和测试需求是非常重要的。首先也是最重要的是，对于需要测量静态加速度或低频加速度（<1Hz）的应用，或者需要用加速度计算速度和位移的应用，需要选择具有直流响应的加速度传感器。直流和交流响应的加速度传感器都可以测量动态信号。当仅需要测量动态信号时，使用者可以各取所好。有些使用者不喜欢处理直流响应加速度传感器的零点偏置，而更加喜欢交流耦合、单端输出的压电加速度传感器。而另一些使用者不在乎处理零点偏置，习惯3线或4线接口，喜欢负载电阻自检测试（shunt），和重力加速度自检测试（2g翻转）功能。他们会选择直流响应加速度传感器。

　　总的来说：电荷输出模式的压电加速度传感器是最耐久的一种设计，这主要由于它结构简单，材料坚固可靠。对于高温(>125°C)动态测试，电荷输出模式的压电加速度传感器是毫无疑问的选择，也是唯一的选择。对于电荷输出模式的压电加速度传感器，配备低噪声同轴电缆和电荷放大器（或在线电荷转换器）是必须的。

　　电压输出型压电加速度传感器是最常用于动态测试的。其具有小的尺寸，宽的带宽，内置电荷放大器使得其与现有仪器或数据采集器（具有IEPE/ICP接口）可以直接连接。电压输出型压电加速度传感器一般用于125°C以下的应用，但是由于其输出阻抗低，不需要使用低噪声同轴电缆。

　　电容型加速度传感器通常设计成零界阻尼或过阻尼状态，适合做低频测试。其低成本，SMD封装的器件适合汽车、消费品等大批量的应用，这些应用对精度的要求往往不高。价格更昂贵的仪用级别的MEMS结构电容型加速度传感器具有良好的零点稳定性和较低的噪声。电容型加速度传感器一般都具有低的输出阻抗，2～5V的输出摆幅，需要稳定的直流电压供电。

　　压阻型加速度传感器种类很多，具有不同的频率响应范围和动态范围。作为具有直流响应的传感器，它们能够测试静态加速度，进而准确的计算速度和位移。压阻型加速度传感器的频率响应带宽足够做大部分的动态测试。它们的阻尼可以设计成不同值（?=0.1～0.8），这使得它们适应不同的测试条件，包括冲击测试。纯压阻型加速度传感器（不包含信号调理电路）可以制作得很小很轻，具有中等输出阻抗(<5000?)和100～200mV的满量程输出。而带放大的压阻型加速度传感器（内置信号调理芯片）具有较低的输出阻抗(<100?)和2～5V的满量程输出。