第一篇：大三暑期傳感器原理實習(xí)報告-應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計

文章標(biāo)題：大三暑期傳感器原理實習(xí)報告-應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計

應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計

——大三暑期傳感器原理實習(xí)報告

(西南交大機械制造及自動化張其美19990780)

1、設(shè)計任務(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、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

（1）采用等強度梁結(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：

抗拉強度：

c、許用應(yīng)力：（簡單梁）取

（3）設(shè)計計算；

設(shè)計原則：

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

b、設(shè)計時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，，其中a為被測加速度。

設(shè)計步驟：

a、先估計，忽略，確定。

取，則

b、估計和

取

c、確定

d、求

則，

e、計算參數(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，

4、動態(tài)靈敏度：

5、梁自由端的靜繞度：

6、梁自由端的動繞度：

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。

a、單臂：

b、雙臂差動：

c、四臂差動：：

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第二篇：大三暑期傳感器原理實習(xí)報告

大三暑期傳感器原理實習(xí)報告

應(yīng)變式加速度傳感器設(shè)計

——大三暑期傳感器原理實習(xí)報告

(西南交大機械制造及自動化張其美19990780)

1、設(shè)計任務(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、特性曲線繪制等。

測量范圍：20g；精度：1；尺寸：原創(chuàng)：www.weilaioem.compass）提供補償功能，也可用于數(shù)碼相機的防抖。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)計中必不可少的元件。

1．姿態(tài)與動作識別

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)備可實現(xiàn)畫面自動轉(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)用戶的動作而自動旋轉(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)，并自動調(diào)整顯示狀態(tài)，給用戶帶來方便。

傳感器對震動的感知性能也可將以前傳統(tǒng)的按鍵動作變化為震動，用戶可通過單次或多次震動來進行功能的選擇，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．趣味性擴展功能

3軸加速度傳感器對用戶操控動作的轉(zhuǎn)變還可轉(zhuǎn)化為許多趣味性的擴展功能上，如虛擬樂器、虛擬骰子游戲，以及“閃訊”（www.weilaioem.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)，而在目前的實際生產(chǎn)制造中，由于二者實現(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)計的關(guān)鍵之一是尺寸的小巧。目前st采用先進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設(shè)備的應(yīng)用。但考慮到用戶對尺寸可能提出的進一步需求，加速度傳感器的設(shè)計要實現(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)計永遠是st關(guān)注的要點。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成本的加工環(huán)節(jié)，如果能實現(xiàn)單芯片的設(shè)計，其優(yōu)點不言而喻，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

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等家電的振動傳感器等來說，需選用高頻（50~100hz）的加速度傳感器；對于硬盤的跌落和振動保護，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，因為高質(zhì)量adc通常比較昂貴，價格甚至可超過傳感器部分的單獨售價。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電子類產(chǎn)品，尤其是手持設(shè)備的各方面設(shè)計都帶來更多的創(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，也必然是一個發(fā)展方向，多功能混合式傳感器必將以其較高的附加價值和用戶操控體驗占領(lǐng)高端市場；同時隨著技術(shù)的進步，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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