加速度傳感器橫向靈敏度
發布時間：2020-12-09
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橫向靈敏度是指加速度計在承受一個正交于敏感方向的加速度信號時，其輸出與輸入加速度之比。橫向靈敏度與軸向靈敏度之比稱為“橫向靈敏度比”，它是衡量傳感器性能的重要指標。
圖1 加速度計橫向靈敏度示意圖
圖2 加速度計橫向靈敏度典型極坐標圖
由于加速度計橫向靈敏度具有方向性，在與被校加速度計主軸垂直的橫向平面內輸入信號方向不同，其橫向靈敏度大小不同。理論上，加速度計最大橫向靈敏度比的方向與最小橫向靈敏度比方向角相差90°，因此，加速度計橫向靈敏度測試的目標是測定：１、最大橫向靈敏度比；２、加速度計橫向效應最小的角度。
不同類型的加速度計，其橫向輸出特性與其結構有著密切的關系，以下對常用的幾款加速度計橫向靈敏度產生的原因進行分析。
（1）造成壓電式加速度計具有橫向輸出特性的原因主要有：機械加工及封裝誤差；壓電元件本身橫向壓電效應；結構設計不合理；裝配不當產生附加應力。
（2）硅微電容式加速度計一般采用差動電容進行測量。當過大的橫向加速度使得兩對電極的極板正對面積發生變化；或質量塊沿獺扭轉，造成兩對電極的不平行；強烈共振作用下或振動組件中橫梁的強度不均勻所引起質量塊的變形，這些情況都會造成加速度計的橫向輸出。
（3）壓阻式加速度計采用了半導體平面工藝和各向異性腐蝕相結合的工藝，為了在懸臂梁的根部加工出應變電阻，要求懸臂梁頂面與基片表面在同一平面上，由此造成了質量塊的中心與支撐梁的中性面的不重合，這正是造成硅微加速度計橫向輸出的主要原因。
不同的橫向靈敏度測試方法適用于不同的測試要求，下表比較了不同測試方法適合的頻率范圍和加速度幅值范圍。
表1 橫向靈敏度測試方法比較
從測試效率、頻率范圍及加速度幅值范圍考慮，東華測試選擇雙軸振動激勵法進行加速度計橫向靈敏度的測試。
圖3 雙軸振動激勵法測試裝置實物圖
圖4 軟件界面及橫向靈敏度極坐標圖
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