电阻加速度传感器惯性质量块

电阻加速度传感器惯性质量块

结构

电阻应变式加速度传感器主要由基座、悬臂梁（应变梁）和质量块组成。悬臂梁一端固定在壳体上，另一端为自由端，安装质量块。悬臂梁通常由单晶硅制成，其根部两面扩散有四个电阻应变片，构成测量电桥。壳体内常充满硅油以调节系统阻尼系数。

工作原理

测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接。当被测物体以加速度 $a$ 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力 $F$ 作用，其大小为：

其中 $m$ 为质量块的质量。该惯性力使悬臂梁发生变形，产生应变，传递给粘贴在梁上的电阻应变片，导致应变片电阻值发生变化。四个电阻的变化引起测量电桥不平衡，从而输出电压，该电压与加速度成比例，据此可得出加速度的大小。

固有频率

质量块-悬臂梁系统可视为一个弹簧-质量系统。其固有频率 $f_0$ 由悬臂梁的劲度系数 $k$（N/m）和质量块质量 $m$（kg）决定：

由于质量块需要带动弹性元件变形，质量块的质量不能太小，否则惯性力不足以产生可检测的应变。这导致传感器的固有频率较低，因此这种测量方法主要用于低频（10～60Hz）的振动和冲击测量。