所有线加速度传感器的工作原理均可用牛顿第二定律描述,通常由质量块、阻尼、弹性结构和调理电路等部分组成。
线加速度传感器按照工作原理和结构形式可以分为压阻式、电容式、谐振式、伺服式等类型。
压阻式线加速度传感器利用材料的压阻效应,质量块受到惯性力作用时,引起敏感结构内电阻的变化,通过检测电阻实现线加速度测量。具有体积小、低功耗等优点,但温度特性较差,灵敏度较低。
电容式线加速度传感器通过质量块敏感惯性力作用发生位移,改变极板间距离,使电容量发生变化,由电桥将电容变化检出获取线加速度。根据结构形式主要分为梳齿式和三明治平板式。敏感元件采用微机电系统(MEMS)工艺制造,具有体积小、质量轻、可靠性高等优点。
谐振式线加速度传感器利用谐振器的力-频特性,将运动载体线加速度经质量块转换为惯性力作用于谐振器,使谐振频率发生变化,通过检测频率变化实现加速度测量。敏感元件采用石英晶体或单晶硅材料制作。具有体积小、低功耗、数字输出等优点。
伺服式线加速度传感器的质量块受惯性力作用偏离中心平衡位置,利用电容变化检测该位移的变化,通过伺服电路将电容变化转换为电流输出并流经力矩器,力矩器产生电磁恢复力,使质量块恢复并保持在中心平衡位置。通过检测该电流实现线加速度测量。具有精度高、温度性能佳等优点。
线加速度传感器广泛用于航空、航天、航海、军事、医疗、工业控制、汽车电子、物联网以及便携式智能终端等领域。