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最佳答案:

通俗的讲,传感器的带宽是指传感器能够测量到的信号的最大变化率,高于带宽的信号传感器无法通过采样还原真实的信号变化。

传感器的测量通常包含噪声,以加速度测量为例,即使将传感器静止放置,测量出来的值也会在平均值上下波动,为了降低噪声,传感器内部通常会自带一个低通滤波器(LPF)来过滤高频分量,传感器的带宽就是指低通滤波器的带宽,高于带宽的信号变化将无法测量出来。

直观的说,带宽设置越小,测量到的数据曲线越平滑,但信号变化会越滞后,对于高于带宽的信号变化无法测到。相反,带宽设置越大,数据曲线的噪声越大,毛刺越多,但在测量数据变化的时候能够更加快速地响应其变化。

带宽的设置需根据实际测量的物体的实际变化快慢来定,在能够满足测量要求的情况下应尽量设置低的带宽,以获取更加平稳的测量数据,降低噪声,但需要高于需要测量的有效信号的变化频率。

例如用维特智能JY61模块测量农机执行机构角度,农机的执行机构角度变化是非常缓慢的,提升或降低大约需要5-10秒时间,而实际测量到的角度中还包含了发动机带来的震动,振动频率相对较高,一般大于10Hz,这种情况下,可以将带宽设置到最低5Hz,这样可以有效过滤掉发动机抖动带来的高频振荡信号,获得更加平滑的有效测量值。

扩展资料:

姓名:晏苏学号:19020100215学院:电子工程学院

转自

【嵌牛导读】加速度传感器(acceleration transducer),是一种将加速度转换为信号的传感器,可用来测量加速力(物体在加速过程中作用于物体的力)。

【嵌牛鼻子】加速度传感器(acceleration transducer)

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【嵌牛提问】加速度计的工作原理

【嵌牛正文】

简介:

加速度传感器,英文名称为acceleration transducer,是一种将加速度转换为信号的传感器,可用来测量加速力(物体在加速过程中作用于物体的力)。现已广泛应用于汽车制动启动检测、工程测振、地质勘探等多种领域,主要用于汽车安全气囊、牵引控制系统、防抱死系统等安全性能方面。

加速度传感器可分为压电式、压阻式、电容式、伺服式四种,多数加速度传感器是根据压电效应来工作的。目前,压电式加速度传感器已广泛应用于机器设备的振动测量上,可有效检测机器潜在故障并达到自我保护,以避免对工人产生意外伤害。那么我们接下来就来了解一下压电效应以及压电式加速度传感器是如何运用压电效应的。

加速度传感器原理--压电效应:

压电式加速度传感器又称为压电加速度计,是一种惯性式传感器。利用的是压电晶体的压电效应。其中,压电晶体指具有“压电效应”的晶体,如压电陶瓷,石英等。那么压电效应是什么呢?其具体定义如下:

压电效应:某些电介质受到外力作用变形的其内部还会发生极化的现象,在其内部建立电场,使其两个相对表面上出现正负相反的电荷;而一旦外力去除,它又恢复到之前不带电的状态,我们将这种现象称为正压电效应。既然有正压电效应,那么必然也会有逆压电效应,所谓的逆压电效应指的是当在电介质的极化方向上施加电场时,电介质也会发生变形,而一旦电场去除,电介质的变形也随之消失,我们将这种现象称为逆压电效应。正压电效应是指外力引起变形的同时也引起极化现象,逆压电效应是指施加电场出现极化现象的同时也引起变形。根据压电效应研制的加速度传感器便是压电式加速度传感器。

加速度传感器原理:

加速度计受振,使得质量块加在压电晶体上的力发生变化,当被测振动频率远远低于加速度计的固有频率时,被测加速度的变化与力的变化成正比,因此可通过力的大小判断加速度的大小。由于正压电效应,使得其变形的同时也产生电场,两个相对表面上出现正负相反电荷,产生电压,因此可将加速度转化成电压输出。

其它答案:

高度计使用陀螺仪来确定飞机的高度和位置。(©Jan Kaliciak| Shutterstock)

许多不同的感官设备用于确定物体的位置和方向。这些传感器中最常见的是陀螺仪和加速度计。虽然目的相似,但它们衡量的是不同的东西。当组合成一个单一的设备,他们可以创建一个非常强大的信息阵列。

什么是陀螺仪陀螺仪是一种利用地球引力来帮助确定方位的装置。它的设计包括一个被称为转子的自由旋转盘,安装在一个更大且更稳定的车轮中心的旋转轴上。当轴心转动时,转子保持静止以指示中心引力,因此哪一种方式是“向下”。“KDSPE”“KDSPs”是一种典型的陀螺仪,它是在乔治亚州立大学的一个研究指南中用悬挂在一个称为万向节的三个环内悬挂一个相对大的转子。将每个转子安装在高质量的轴承表面上,确保可以在内部转子上施加很少的扭矩。

陀螺仪最早是由法国物理学家让-伯纳德-莱昂-福柯在19世纪发明并命名的。据《大英百科全书》记载,直到1908年,德国发明家H.Anschütz Kaempfe才发明出第一个可行的罗经。它是为在潜水器中使用而设计的。然后,在1909年,它被用来创造第一个自动驾驶仪。

什么是加速计一个加速计是一个紧凑的装置,旨在测量非重力加速度。当它所整合的物体从静止到任何速度时,加速度计被设计来响应与这种运动相关的振动。它使用在振动发生时承受应力的微观晶体,并从该应力产生一个电压来产生任何加速度的读数。加速度计是设备的重要组成部分,用于跟踪量化自我运动中的适应度和其他测量。

第一个加速度计被称为阿特伍德机器,由英国物理学家乔治·阿特伍德在1783年发明,根据《实用微机电系统》一书,

使用陀螺仪或加速度计

这两种设备的主要区别很简单:一种可以感知旋转,而另一种则不能。在某种程度上,加速度计可以测量静止物体相对于地球表面的方位。当加速度计在一个特定的方向上加速时,它无法区分这个方向和通过地球引力提供的加速度。如果你在飞机上考虑这个障碍,加速度计很快就会失去它的吸引力。“KDSPE”“KDSPs”陀螺仪可以通过测量特定轴上的旋转速率来保持其有效性。当测量飞机滚转轴周围的旋转速度时,它确定一个实际值,直到物体稳定为止。利用角动量的关键原理,陀螺仪有助于指示方向。相比之下,加速度计测量基于振动的线性加速度。“KdSPE”“KDSPS”典型的双轴加速度计为用户提供了飞行器、智能手机、汽车或其他设备的重力方向。相比之下,陀螺仪是根据空间刚度原理来确定角位置的。尽管用途相似,但每种设备的应用都有很大的不同。陀螺仪用于无人机、罗盘和大型船只的导航,最终有助于导航的稳定性。加速度计在工程、机械、硬件监控、建筑和结构监控、导航、运输甚至消费电子产品中的应用也同样广泛。

加速度计在消费电子产品市场中的出现,随着iPh等广泛设备的引入一个将它用于内置的compass应用程序的人,已经促进了它在所有软件领域的全面普及。确定屏幕方向,充当指南针,通过简单地摇动智能手机来取消操作,这些基本功能都依赖于加速计的存在。近年来,它在消费类电子产品中的应用扩展到个人笔记本电脑。

传感器在使用

真实世界中的使用最好地说明了这些传感器之间的差异。加速度计用于确定加速度,虽然三轴加速度计可以识别平台相对于地球表面的方位。然而,一旦平台开始移动,它的读数就变得更加复杂。在自由落体时,加速度计将显示零加速度。在一个60度转角的飞行器中,三轴加速度计将记录2-G垂直加速度,完全忽略倾斜。加速计不能单独用来帮助飞机保持正确的方向。

加速计可以在各种消费电子产品中使用。在使用的第一款智能手机中,苹果公司的iPhone 3GS引入了“罗盘应用程序”和“摇晃撤消”等功能,根据Kield.KDSPE“KDSPs”,一架陀螺仪将在飞机中使用,以帮助指示飞机滚动轴周围的旋转速率。当飞机滚动时,陀螺仪将测量非零值,直到平台水平,然后读取零值以指示“向下”的方向。读取陀螺仪的最好例子是典型飞机上的高度指示器。它由一个圆形显示器表示,屏幕分成两半,上半部分用蓝色表示天空,下半部分用红色表示地面。当飞机倾斜转弯时,显示器的方向将随着倾斜而改变,以说明地面的实际方向。

每个设备的预期用途最终影响它们在使用的每个平台上的实用性。许多设备都受益于两个传感器的存在,尽管许多设备只依赖于一个传感器的使用。根据您需要收集的信息类型(加速度或方向),每个设备将提供不同的结果。

Alina Bradford的附加报告,现场科学贡献者。

附加资源

非驱动微机械陀螺仪及其应用西南微系统教育中心:MEMS传感器历史在线杂志:加速度、冲击和振动传感器原理

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