本文主要是介绍谐振式加速度计的原理与应用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
一、谐振式加速度计的原理
谐振式加速度计的工作原理主要基于谐振系统，通过测量敏感质量上产生的振动频率来检测加速度。
这种加速度计的核心部件是一个弹性谐振结构，它通常由微小的质量块和弹性支撑组成。当加速度作用于这个结构时，质量块会移动，导致弹性支撑的形变，从而改变谐振结构的固有频率。
谐振式加速度计的弹性谐振结构会随着外力的变化而发生微小的震动，这些震动以不同的模式分布在谐振结构上，不同的震动模式对应不同的谐振频率。当加速度计受到加速度作用时，由于质量块的移动，会导致谐振结构的固有频率发生变化，这一变化可以通过检测信号的谐振频率来得到。通过解调和滤波处理，可以得到与输入加速度大小和方向相关的电信号，从而测量加速度。
弹性谐振结构：谐振式加速度计的核心部件是弹性谐振结构，它由微小的质量块和弹性支撑组成。当加速度作用于谐振结构时，质量块会移动，导致弹性支撑的形变，从而改变谐振结构的固有频率。
振动模式：谐振式加速度计的弹性谐振结构会随着外力的变化而发生微小的震动，这些震动会以不同的模式分布在谐振结构上。不同的震动模式对应不同的谐振频率，这些频率可以通过检测谐振结构的振动来得到。同时，加速度的大小和方向也可以通过测量不同振动模式的频率变化来确定。
输出信号：谐振式加速度计测量加速度的原理是利用弹性谐振结构的固有频率与输入的加速度之间的关系。当弹性谐振结构受到加速度的作用时，由于质量块的移动，会导致谐振结构的固有频率发生变化。这一变化可以通过检测信号的谐振频率来得到。信号的解调和滤波处理之后，得到了与输入加速度大小和方向相关的电信号。
二、谐振式传感器的设计
谐振式传感器的振子是把被测量的变化转换为频率变化的关键元件，它对传感器的精度、灵敏度和稳定性等有很大影响，因此对它的设计要求较高，主要可从下述几个方面进行考虑。
1、减小非线性
谐振式传感器的特性曲线几乎都是非线性的。选择合适的工作点和最佳工作频段对减小非线性非常重要。为获得较高的测量精度，必须在转换电路中进行非线性校正。
2、提高灵敏度
可通过适当选择下面振子有关参数来提高灵敏度：密度、弹性模量、泊松比等材料物理特性参数；厚度、半径、长度等结构参数；初始谐振频率，预加载荷等。压电式谐振传感器采取围压加载方式时，其灵敏度最高。
3、提高稳定性
首先，应选择强度高、参数稳定的振子材料，如石英晶体，琴钢丝，铁镍横弹合金等；其次，应选择Q值较大的振子，Q值越大，谐振频率的稳定性越高，传感器的工作也越稳定，抗外界干扰的能力越强，其重复性也就越好；再次，要尽量提高材料的弹性极限，保证在最大载荷下，材料弹性变形为材料弹性极限的1/3～1/2以下；最后，结构上最好作成一体的，否则振子与其它部分的连接必须具有很强的抗滑能力。
4、减小温度误差
由于构成传感器的材料受温度影响，均将产生温度变形，造成输出信号的不稳定。为减小温度的影响，可采取下面措施：采用零温度系数的材料，或温度系数恒定的材料，而且其弹性模量受温度影响小；采用线路补偿；采取恒温措施；传感器设计成封闭系统，使传感器机械结构自身达到热补偿；对因温度变化而影响振子谐振频率变化的传感器部分，通过选取适当的尺寸和温度系数，保持胀缩平衡。
三、谐振式传感器的应用
谐振式传感器因输出为频率信号而具有高精度、高分辨率、高抗干扰能力、适于长距离传输、能直接与数字设备相连接的优点；又因无活动部件而具有高稳定性和高可靠性，并可能制造出精度极高的传感器（目前可以做到精度超过万分之一）。它的缺点是，要求材料质量较高，加工工艺复杂，所以生产周期长，成本较高；另外，其输出频率与被测量往往是非线性关系，需进行线性化处理才能保证良好的精度。
由于谐振式传感器有许多优点，已迅速发展成为一个新的传感器家族，可用于多种参数的测量，例如压力、位移、加速度、扭矩、密度、液位等。谐振式传感器主要用于航空、航天、计量、气象、地质、石油等行业中。
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