伺服加速度计和伺服压力传感器的工作原理

来源：机械自动化前沿

伺服加速度计如下所示，悬挂在铰链上的是一个下垂的高磁导率质量。“向下”或“零位置”由零检测器检测，平衡力由磁线圈提供。

伺服加速度计

如果对这个组件施加加速度，就会对质量施加一个力，它将试图从零位置移动。当零检测器检测到运动时，通过伺服放大器增加线圈电流以保持零位置。

线圈电流提供保持零位置所需的恢复力，这个电流将与施加的加速度成正比。

高精度的零探测器可以很容易地制造，因为这个偏转的总范围是非常小的，事实上，增加零探测器的分辨率将导致相应的提高加速度分辨率。

由于伺服加速度计的主动元件在正常工作中不发生明显的位移，这种传感器的迟滞性能极低，更多的原因是电路中的电滞后，而不是实际的机械滞后。地震装置的阻尼是用硅油在电气和机械上完成的。

相对于应变式加速度计，伺服加速度计具有高零赫兹稳定性和低热误差的微重力分辨率。大尺寸的惯性质量在高冲击事件中会产生很大的力，即使在高冲击环境下，这种传感器也可能包含过远距离冲击停止，但这种传感器不适合于高冲击环境。

早期力平衡传感器提供压电或磁“抖动”机构，通过不断地对轴承进行轻微振荡以减小粘滞效应，使轴承摩擦系数保持在较低的动态范围内。最近的设计，利用高分辨率零检测系统，消除了轴承完全取代它简单的石英弯曲。结晶石英的优异的力学特性，作为枢轴，由于质量没有明显偏转，提供了实质上的零滞后性能。

伺服加速度计的典型实用平坦(±5%)频率响应带宽一般小于100赫兹。基于闭环控制网络，相对于应变规开环加速度计的设计，伺服加速度计从过量程输入的恢复时间可能很长。实际上，传感器在过程输入后的恢复时间是恢复力机构可用总功率的直接函数。

典型的伺服传感器通常以输入驱动电流的50或100 mA为限流，从而“能量限制”了由此产生的恢复力机制。

在典型的超限恢复时间为100毫秒。这种传感器类型的大热质量使设备对热瞬变相当不敏感。

伺服压力传感器

图显示了基于上述概念的伺服概念是如何应用于制造极高精度压力传感器的。

伺服压力传感器一般都很大，通常不适用于动态压力测量或物理敌对环境，但非常适合于在更良性的物理环境中进行高精度和高分辨率的压力测量。

审核编辑：汤梓红