第一篇：大三暑期傳感器原理實(shí)習(xí)報(bào)告-應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計(jì)

文章標(biāo)題：大三暑期傳感器原理實(shí)習(xí)報(bào)告-應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計(jì)

應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計(jì)

——大三暑期傳感器原理實(shí)習(xí)報(bào)告

(西南交大機(jī)械制造及自動(dòng)化張其美19990780)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)指標(biāo)

應(yīng)變式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、特性曲線繪制等。

測量范圍：20g；精度：1；尺寸：不大于；頻響：0.1~100hz；重量：不大于20g；共橋電壓：5v~24v（dc）。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）采用等強(qiáng)度梁結(jié)構(gòu)；

（2）材料選擇及尺寸確定；

a、殼體及質(zhì)量塊選用碳鋼

彈性模量：（與疲勞破壞有關(guān)）

泊松比：

b、彈性元件（梁）選用鈹青銅（或硅梁）

彈性模量：

密度：

抗拉強(qiáng)度：

c、許用應(yīng)力：（簡單梁）取

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算；

設(shè)計(jì)原則：

a、在最小載荷f和相應(yīng)的最大繞度或位移為已知時(shí)，可先根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定長度，然后在計(jì)算和。

b、設(shè)計(jì)時(shí)先保證有足夠的靈敏度，然后在盡可能提高（固有頻率）

c、質(zhì)量塊相對于基座的位移可按下列原則確定：

當(dāng)時(shí)，，其中a為被測加速度。

設(shè)計(jì)步驟：

a、先估計(jì)，忽略，確定。

取，則

b、估計(jì)和

取

c、確定

d、求

則，

e、計(jì)算參數(shù)；

取，

1、梁根部應(yīng)變：

3、靜態(tài)靈敏度：（與應(yīng)變片布置有關(guān)）雙臂工作時(shí)，

4、動(dòng)態(tài)靈敏度：

5、梁自由端的靜繞度：

6、梁自由端的動(dòng)繞度：

7、傳感器的固有頻率：

8、可測最大加速度：

（4）幅頻特性計(jì)算：要求繪制幅頻曲線

a、剛度：

b、質(zhì)量；

c、阻尼比：，取0.6~0.7內(nèi)。

d、有阻尼固有頻率：

e、幅頻曲線：

f、相頻曲線：

（五）應(yīng)變片的選擇：

1、應(yīng)變片的選擇：選用小型硅應(yīng)變片，參考規(guī)格：額定電阻：120；

靈敏度系數(shù)：；尺寸：；

最大工作電流：。

2、電橋輸出靈敏度：（1）電橋的結(jié)構(gòu)；等臂、差動(dòng)。

a、單臂：

b、雙臂差動(dòng)：

c、四臂差動(dòng)：：

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第二篇：大三暑期傳感器原理實(shí)習(xí)報(bào)告

大三暑期傳感器原理實(shí)習(xí)報(bào)告

應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計(jì)

——大三暑期傳感器原理實(shí)習(xí)報(bào)告

(西南交大機(jī)械制造及自動(dòng)化張其美19990780)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)指標(biāo)

應(yīng)變式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、特性曲線繪制等。

測量范圍：20g；精度：1；尺寸：原創(chuàng)：m.hmlawpc.compass）提供補(bǔ)償功能，也可用于數(shù)碼相機(jī)的防抖。以上提到的種種創(chuàng)新應(yīng)用使其成為下一代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必不可少的元件。

1．姿態(tài)與動(dòng)作識別

3軸加速度傳感器的應(yīng)用范圍很廣，除了文中提到的游戲動(dòng)作操控外，還能用于手持設(shè)備的姿態(tài)識別和ui操作。例如借助3軸加速度傳感器，手持設(shè)備可實(shí)現(xiàn)畫面自動(dòng)轉(zhuǎn)向。ipod touch就內(nèi)建了此功能，設(shè)備顯示的畫面和信息會根據(jù)用戶的動(dòng)作而自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。其通過內(nèi)部傳感器對重力向量的方向檢測來確定設(shè)備處于水平或垂直狀態(tài)，并自動(dòng)調(diào)整顯示狀態(tài)，給用戶帶來方便。

傳感器對震動(dòng)的感知性能也可將以前傳統(tǒng)的按鍵動(dòng)作變化為震動(dòng)，用戶可通過單次或多次震動(dòng)來進(jìn)行功能的選擇，如曲目的選擇、音量控制等。此外，該功能還可擴(kuò)展至對用戶界面元素的操控。如屏幕顯示內(nèi)容的上下左右等方向的瀏覽可通過傾斜手持設(shè)備來完成。

2．趣味性擴(kuò)展功能

3軸加速度傳感器對用戶操控動(dòng)作的轉(zhuǎn)變還可轉(zhuǎn)化為許多趣味性的擴(kuò)展功能上，如虛擬樂器、虛擬骰子游戲，以及“閃訊”（m.hmlawpc.comems傳感器和一枚asic接口芯片兩部分，前者內(nèi)部有成群移動(dòng)的電子，主要測量xy及z軸的區(qū)域，后者則將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

文中所述的傳感器和asic接口芯片兩部分都可以采用cmos制程來生產(chǎn)，而在目前的實(shí)際生產(chǎn)制造中，由于二者實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的差異，這兩部分大都會通過不同的加工流程來生產(chǎn)，再最終封裝整合到一起成為系統(tǒng)單封裝芯片（sip）。封裝形式可采用堆疊（stacked）或并排（side-by-side）。

手持設(shè)備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一是尺寸的小巧。目前st采用先進(jìn)lga封裝的加速度傳感器的尺寸僅有3 x 5 x 1mm，十分適合便攜式移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用。但考慮到用戶對尺寸可能提出的進(jìn)一步需求，加速度傳感器的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)更小的尺寸、更高的性能和更低的成本；其檢測與混合訊號單元也會朝向晶圓級封裝（wlp）發(fā)展。

下一代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)永遠(yuǎn)是st關(guān)注的要點(diǎn)。就加速度傳感器的發(fā)展而言，單芯片結(jié)構(gòu)自然是必然的趨勢之一。目前將mems傳感器與cmos接口芯片整合的過程是最耗費(fèi)成本的加工環(huán)節(jié)，如果能實(shí)現(xiàn)單芯片的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)不言而喻，封裝與測試的成本必然會大幅度降低。加速度傳感器選用要點(diǎn)

加速度傳感器針對不同的應(yīng)用場景，也在特性上體現(xiàn)為不同的規(guī)格。用戶需根據(jù)自身的具體需要選取最適合的產(chǎn)品。如上文提到的汽車車身沖擊傳感器或洗衣機(jī)等家電的振動(dòng)傳感器等來說，需選用高頻（50~100hz）的加速度傳感器；對于硬盤的跌落和振動(dòng)保護(hù)，需要中頻（20~50hz）以上的加速度傳感器；而手持設(shè)備的姿態(tài)識別和動(dòng)作檢測只需低頻（0~20hz）產(chǎn)品即可。

線形加速度傳感器的選取還需要考慮滿量程（full scale，fs）、靈敏度及解析度等元件的特性。滿量程表示傳感器可測量的最大值和最小值間的范圍；靈敏度與adc等級有關(guān)，是產(chǎn)生測量輸出值的最小輸入值；解析度則表示了輸入?yún)��?shù)最小增量。

除此之外，加速度傳感器按輸出的不同還可分為模擬式和數(shù)字式兩種。其中模擬式加速度傳感器輸出值為電壓，還需要在系統(tǒng)中添加模數(shù)轉(zhuǎn)換（adc）；數(shù)字式加速度傳感器的接口芯片中已經(jīng)集成了adc電路，可直接以spi或i2c等實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸。數(shù)字式產(chǎn)品在成本上也有一定優(yōu)勢，因?yàn)楦哔|(zhì)量adc通常比較昂貴，價(jià)格甚至可超過傳感器部分的單獨(dú)售價(jià)。結(jié)論

wii憑借加速度傳感器為市場帶來前所未有的革命性的操控方式。3軸加速度傳感器為消費(fèi)電子類產(chǎn)品，尤其是手持設(shè)備的各方面設(shè)計(jì)都帶來更多的創(chuàng)新性，在短期內(nèi)必然會獲得市場的成功。而在未來的電子產(chǎn)品中，多傳感器將是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢，其會讓電子產(chǎn)品在使用上更加人性化；此外，為了縮小產(chǎn)品尺寸和提高產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值，混合式感測器（hybrid sensor），如加速度傳感器與陀螺儀的集成，也必然是一個(gè)發(fā)展方向，多功能混合式傳感器必將以其較高的附加價(jià)值和用戶操控體驗(yàn)占領(lǐng)高端市場；同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步，單一功能結(jié)構(gòu)的傳感器也將向低端市場推廣和普及。

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