چهارشنبه, 23 اسفند 1391 ساعت 16:37

انواع سنسور شتاب سنج

نوشته شده توسط
این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

 

اولین قدم در پروسه انتخاب یک سنسور تعیین نوع اندازه گیری است که باید توسط  سنسور صورت پذیرد. سه نوع تکنولوژی محبوب برای سنسورهای شتاب سنج موجودند.

 شتاب سنج های پیزوالکتریکی PE: این نوع تکنولوژی بطور گسترده ای در اندازه گیری شتاب کاربرد دارد. گستره فرکانسی اندازه گیری توسط این سنسورها از حدود چند هرتز تا 30 کیلوهرتز، گستره وسیعی از حساسیت، وزن، اندازه، و شکل انتخاب مناسبی را در اختیار کاربر قرار می دهد. شتاب سنجهای  PE با خروجی جریان و ولتاژ در دسترس اند. شتاب سنج های پیزوالکتریک مهمترین ابزار کاربردی برای اندازه گیری شوک و ارتعاشات هستند.این وسیله نیز شبیه سنسورهای مکانیکی شامل یک جرم است که وقتی تحت شتاب قرار می گیرد یک نیروی اینرسی در یک کریستال پیزوالکتریک اعمال می کند. . شتاب سنجهای پیزوالکتریک از نظر نحوه تأثیر پذیری از ارتعاش و تولید سیگنال الکتریکی، در 2 نوع دسته بندی می شوند: نوع فشاری (Compression type) و نوع برشی (Shear Type). المان اصلی این نوع از شتاب سنجها از مواد پیزوالکتریک مثل کوارتز و یا انواع خاصی از سرامیک ساخته می شود.

 

 

شتاب سنج های پیزومقاومتی PR: از این شتاب سنج ها بعلت حساسیت کمی که دارند بیشتر برای اندازه گیری ضربه و تکان استفاده می شود تا اندازه گیری ارتعاش. از این سنسورها همچنین بصورت گسترده ای در تست تصادف وسایل نقلیه استفاده میشود. . اين شتاب سنج، شتاب را از روي تغيير مقاومت سيليكوني قرار گرفته در پل واتسون اندازه ميگيرد. المان حسگر، جرم سيليكوني ميكروماشين شده اي است كه بوسيله چند تير از قاب سيليكوني معلق شده است. حركت جرم معلق، در تير خمش ايجاد ميكند و كرنش تير را تغيير ميدهد و باعث تغيير مقاومت پيزويي قرار گرفته در تيرها ميشود. شتاب سنج های PR پهنای باندی در حدود چند صد هرتز تا 130 kHz دارند و پاسخ فرکانسی آنها در حدود صفر هرتز است ( پاسخ DC) در نتیجه آنها میتوانند پاسخ گذرای طولانی مدّت را اندازه بگیرند. طبيعت پيزومقاومتي اين شتاب سنج، امكان اندازه گيري شتاب ثابت (فركانس صفر) را نيز فراهم ميآورد

.  سنسورهای پیزورزیستیو و گیج های اندازه گیری کرنش مانند روش فوق عمل می کنند، اما عناصر کرنش سنج به گرما حساسند و به جبرانگر احتیاج دارند.آنها برای ارتعاشات فرکانس پایین با شوک های طولانی و کاربردهای شتاب ثابت  طراحی شده اند.واحدهای پیزورزیستیو سخت هستند و می توانند در فرکانس های بالای 2000هرتز عمل کنند

به عنوان مثال  شتاب سنجهاي موجود در اداره كل خط راه آهن ايران، شتابسنج پيزومقاومتي با فنآوري ساخت ميكروماشين مي باشد

 

 

 

شتاب سنج های خازنی VC: این دسته از شتاب سنج ها نسبت به سایرین دارای تکنولوژی جدیدتری هستند. مانند PRها، پاسخ شتاب سنجهای VC از نوع DC است. حساسیت بالا، پهنای باند باریک (15 تا 3000 هرتز)، و پایداری حرارتی عالی از مشخصات این سنسورهاست. حساسیت حرارتی این سنسورها کمتر از 1.5 درصد در گستره حرارتی 180 درجه سلسیوس است. در سنسورهای حسی خازنی ، صفحات خازنی میکروماشین شده(خازن های صفحه ای cmosتنها 60میکرون عمق دارند) تنها 50میکروگرم جرم دارند.وقتی شتاب صفحات را تغییر شکل می دهد،یک تغییر قابل اندازه گیری در ظرفیت خازن رخ میدهد.. برخی ازمزایای این نوع مبدل ، عبارت است از دقت بالا حتی تا چند μg  ،حساسیت بالا، پاسخ مناسب به ورودی ثابت، عملکرد مناسب در برابر نویز، تغییر کم پارامترهای این شتاب سنجها در طول زمان،کم بودن حساسیت نسبت به دما، افت توان پایین، و سادگی ساختار مکانیکی. از این قطعات برای اندازه گیری ارتعاشات فرکانس پایین، جنبش، و شتاب حالت پایدار استفاده میشود.

بطور کلی سه نوع شتاب سنج خازنی : شانه جانبی، شانه محوری  و صفحه ای وجود دارد.  

 

 

 

در این نوع سنسور تغییرات ناشی از شتاب و حرکت جرم محک و جابجایی صفحات خازن، در امتداد عمود بر صفحه و نتیجتا تغییر فاصله بین الکترودها است. در صورتیکه در نوع شانه جانبی جابجایی جرم محک و نتیجتا صفحات خازن در امتداد صفحات صورت گرفته، دندانه های شانه در هم فرورفته و ظرفیت متناسب با آن تغییر می کند. بخش متحرک سنسور(جرم محک)روی یک ویفر سیلیکون با نشاندن لایه پلی سیلیکان  بر روی یک لایه اکسید ساخته می شود. لایه اکسید سپس حکاکی می شود که زیر جرم محک خالی شده و روی سطح ویفر بدون تماس قرار گیرد.

 

 

خواندن 6296 دفعه آخرین ویرایش در دوشنبه, 05 فروردين 1392 ساعت 07:21
محتوای بیشتر در این بخش: « سنسور رنگ سنسور وزن (loadcell) »
برای ارسال نظر وارد سایت شوید