PCB單軸加速度傳感器工作原理

PCB單軸加速度傳感器通常基于壓電效應工作原理，用于測量單方向上的加速度。其基本結構和工作原理如下：

1. 結構組成：

壓電材料：傳感器核心部件通常采用石英晶體或壓電陶瓷，這些材料在受到機械應力時會產生電荷。

質量塊-彈簧系統：內部包含一個質量塊（慣性質量），通過彈簧或彈性結構固定在傳感器基座上。

2. 工作原理：

加速度作用：當傳感器受到外界加速度（如振動、沖擊）時，質量塊由于慣性相對基座產生位移。

應力產生電荷：質量塊的位移通過彈簧傳遞機械應力至壓電材料，壓電材料在應力作用下產生電荷（壓電效應）。

電荷轉換：產生的電荷量與加速度成正比，通過內部電路（如電荷放大器）將微弱的電荷信號轉換為電壓或電流輸出。

3. 信號處理：

- 傳感器輸出信號通常為模擬電壓，可進一步通過ADC轉換為數字信號，由微處理器或數據采集系統進行分析。

- 部分傳感器可能集成溫度補償電路，以提高測量精度和穩定性。

4. 應用場景：

- 機械振動監測（如設備故障診斷）

- 車輛碰撞檢測

- 結構健康監測（橋梁、建筑）

- 運動控制與姿態測量

以下是PCB單軸加速度傳感器的典型性能參數示例數據及工作原理補充：

1. 傳感器規格參數（示例）

| **參數** | **數值** | **單位** |

| ------ |------ |------ |

| 靈敏度 | 50 | mV/g |

| 測量范圍 | ±10 | g |

| 頻率響應 | 0-500 | Hz |

| 分辨率 | 0.01 | g |

| 輸出類型 | 模擬電壓（0-5V） |  |

| 供電電壓 | 12 | V DC |

| 工作溫度 | -40 至 85 | ℃ |

| 零點偏移 | ≤ ±2 | mg |

| 非線性度 | ≤ 1 | %FS |

2. 工作原理數據關聯

- **靈敏度計算示例**：當傳感器受到5g加速度時，輸出電壓 = 靈敏度 × 加速度 = 50 mV/g × 5g = 250 mV若供電電壓為5V，則對應輸出電壓范圍為0-5V（±10g時輸出0V或5V）。

- **頻率響應特性**：傳感器在10Hz振動頻率下可準確測量±10g加速度，輸出信號失真≤3%；在500Hz高頻振動時，輸出信號衰減至-3dB（約70%幅值）。

- **溫度影響**：在-40℃時，零點偏移可能增加至±4mg，需進行溫度補償校準。

**3. 實際應用數據示例**

- **機械振動監測**：某工業設備振動測試中，傳感器輸出信號頻譜分析顯示在60Hz處峰值，對應軸承故障特征頻率。

- **碰撞檢測**：車輛碰撞實驗中，傳感器在20ms內檢測到120g峰值加速度，觸發安全系統響應。

**注**：實際傳感器型號參數差異較大，數據需參考具體廠商規格書。