1。1。3 电容式[13]

顾名思义，电容式传感器的加速度信息获取是依靠电容变化，其内部含有多个电容，它们相互对称，按照一定的排列构成，其布置方式主要有两种：一种是将电容围绕在质量块的周围，另一种是将四个电容布置在质量块的同一侧。两者方式中都有一个参考电容，当加速度为零时，输出为零；当加速度不为零时，电容发生变化，再引起输出电压变化。输出电压与加速度成正比，从而实现了加速的测量。论文网

光纤传感器不展开叙述，因为其结构与电容式结构相似。

1。2  三维加速度传感器的国内外研究现状

1。2。1 三维加速度传感器的研究

1。2。2 三维加速度传感器的主要结构形式

1。3 三维加速度传感器研究中存在的问题

1。4 课题来源及主要研究内容

课题来源于南京理工大学机械学院本科生毕业设计。在军工领域中，许多刚设计出来的武器都要进行多次的实弹射击试验，而试验的数据获取就要通过各种各样的传感器来取得。本课题通过设计一种三维加速度传感器，采用单维加速度传感器组合的方式，实现对三维加速度信息的获取。其中，不论弹性体的加工或者悬臂梁以及壳体，都可以采用一般的机加工技术，大大降低了制作成本和加工难度。可以有效应用于低频振动的测量。

主要研究内容：

第1章：本章主要介绍了三维加速度传感器的研究现状，列举了现有的加速度传感器种类、原理，分析了不同种传感器的优缺点。

第2章：本章分析了有关弹性体的基本理论，介绍了设计的基本原则，最后简要介绍了本课题所设计的三维振动传感器。

第3章：本章对传感器的最重要部件弹性体进行了深入的分析，最后计算确定了本课题所需要的弹性体的主要参数。

第4章：本章主要设计计算了传感器的信号处理部分，分析了各类桥路，并选用了放大器。最后设计出电路图。

第5章：本章使用ABAQUS有限元软件，分析了所设计的等强度梁在载荷作用下的应变情况和应变-载荷线性相关性。最后确定应变片的最佳粘贴位置。

第6章：本章描述了三维加速度传感器的设计建模、组装过程以及部分二维图。

2  应变式三维加速度传感器结构设计

2。1 加速度传感器测量原理及性能分析

2。1。1 压电式加速度传感器

压电式加速度传感器的核心是压电材料，其输出的电荷或电压量与加速度成正比。它的典型结构见图2-1。

图2-1 压电式加速度传感器结构简图

压电式加速度传感器的优点是输出线性好、性能稳定等。缺点是低频响应较差。为提高低频响应的能力可以增大质量块的质量，但同时机械部分的固有频率会下降从而会影响高频响应。

2。1。2 压阻式加速度传感器文献综述

该传感器的一种典型结构如图2-2所示，为等截面矩形悬臂梁。该结构的悬臂梁采用硅基片，在其根部集成了检测全桥，它是采用硅集成平面工艺制成。适用于直线加速度计和低频中低量程加速度计。

图2-2 压阻式加速度传感器结构简图

压阻式加速度传感器的缺点是横向灵敏度不易降低、测量频率较低、误差比较大、加工工艺要求较高。

2。1。3 电容式加速度传感器

一种典型的电容式传感器是两个定极板与壳体相连，但彼此绝缘，壳体内的弹簧片支撑质量块，动极板是由两个端面经过磨平抛光后的金属板，动极板与定极板构成差动电容C1、C2，如图2-3。其具体原理可以参考相关文献。