伺服加速度計和伺服壓力傳感器的工作原理

來源：機械自動化前沿

伺服加速度計如下所示，懸掛在鉸鏈上的是一個下垂的高磁導率質(zhì)量。“向下”或“零位置”由零檢測器檢測，平衡力由磁線圈提供。

伺服加速度計

如果對這個組件施加加速度，就會對質(zhì)量施加一個力，它將試圖從零位置移動。當零檢測器檢測到運動時，通過伺服放大器增加線圈電流以保持零位置。

線圈電流提供保持零位置所需的恢復力，這個電流將與施加的加速度成正比。

高精度的零探測器可以很容易地制造，因為這個偏轉(zhuǎn)的總范圍是非常小的，事實上，增加零探測器的分辨率將導致相應的提高加速度分辨率。

由于伺服加速度計的主動元件在正常工作中不發(fā)生明顯的位移，這種傳感器的遲滯性能極低，更多的原因是電路中的電滯后，而不是實際的機械滯后。地震裝置的阻尼是用硅油在電氣和機械上完成的。

相對于應變式加速度計，伺服加速度計具有高零赫茲穩(wěn)定性和低熱誤差的微重力分辨率。大尺寸的慣性質(zhì)量在高沖擊事件中會產(chǎn)生很大的力，即使在高沖擊環(huán)境下，這種傳感器也可能包含過遠距離沖擊停止，但這種傳感器不適合于高沖擊環(huán)境。

早期力平衡傳感器提供壓電或磁“抖動”機構(gòu)，通過不斷地對軸承進行輕微振蕩以減小粘滯效應，使軸承摩擦系數(shù)保持在較低的動態(tài)范圍內(nèi)。最近的設計，利用高分辨率零檢測系統(tǒng)，消除了軸承完全取代它簡單的石英彎曲。結(jié)晶石英的優(yōu)異的力學特性，作為樞軸，由于質(zhì)量沒有明顯偏轉(zhuǎn)，提供了實質(zhì)上的零滯后性能。

伺服加速度計的典型實用平坦(±5%)頻率響應帶寬一般小于100赫茲?；陂]環(huán)控制網(wǎng)絡，相對于應變規(guī)開環(huán)加速度計的設計，伺服加速度計從過量程輸入的恢復時間可能很長。實際上，傳感器在過程輸入后的恢復時間是恢復力機構(gòu)可用總功率的直接函數(shù)。

典型的伺服傳感器通常以輸入驅(qū)動電流的50或100 mA為限流，從而“能量限制”了由此產(chǎn)生的恢復力機制。

在典型的超限恢復時間為100毫秒。這種傳感器類型的大熱質(zhì)量使設備對熱瞬變相當不敏感。

伺服壓力傳感器

圖顯示了基于上述概念的伺服概念是如何應用于制造極高精度壓力傳感器的。

伺服壓力傳感器一般都很大，通常不適用于動態(tài)壓力測量或物理敵對環(huán)境，但非常適合于在更良性的物理環(huán)境中進行高精度和高分辨率的壓力測量。

審核編輯：湯梓紅