電容式加速度振動傳感器在操作上與壓阻式加速度振動傳感器類似,因為它們測量橋接電路的變化。然而,它們不是電阻,而是測量電容的變化。傳感元件由兩個平行板電容器組成,以差分模式工作。它們依靠載波解調器電路或其等效電路產生與加速度成比例的電輸出。有幾種類型的電容元件。一種類型包含金屬傳感膜片和氧化鋁電容器板。兩個固定板將隔膜夾在中間,形成兩個電容器。每個都有一個固定板,兩個共用隔膜作為可移動板。
當暴露于加速度時,電容式加速度振動傳感器經歷由電極之間的距離變化引起的電容偏移。這種變化由于彎曲的移動而變化,彎曲也用作電極。
當傳感器被放置在地球的重力場或加速通過振動在測試結構上,所述彈簧質量經受的力成比例的彈簧質量塊的質量和由管轄F =毫安。因此,彈簧質量根據彈簧方程線性偏轉:
該偏轉導致電極和彈簧質量之間的距離變化。根據以下因素,這些變化對每個相對的電容器間隙有直接影響:
電容式加速度振動傳感器需要一個內置電路它具有兩種功能:它允許電容變化對測量靜態和動態事件有用,并將變化轉換為與讀出儀器兼容的電壓信號。
硅微機械加工技術可用于制造電容式加速度計以及壓電和壓阻式類型。硅的單晶性質,機械接頭的消除以及機械止動件的化學加工產生具有高超范圍能力的換能器。使用氣體而不是硅油作為阻尼介質可在寬溫度范圍內擴展阻尼特性。中心質量的一系列凹槽和孔擠壓氣體,其熱粘度相對于硅油的熱粘度變化小,通過質量位移的結構。電容式MEMS加速度計可測量從<2 g到數百g的加速度以及高達1 kHz的頻率,并可承受5000 g或更高的沖擊水平。大多數都采用了將信號注入元件,完成橋接和調節信號的電子設備。這些加速度計的負面影響是有限的高頻范圍,相對較大的相移,以及比可比壓電類型更高的本底噪聲。
.電容式加速度振動傳感器通常包含兩個電容,調制電路,增益和濾波。
伺服(力平衡)加速度振動傳感器
到目前為止描述的加速度振動傳感器可以被分類為“開環”設備。與加速度成比例的地震質量的偏轉直接使用壓電,壓阻或可變電容技術測量。與該質量位移相關聯的是由于撓曲中的非線性導致的一些小但有限的誤差。伺服加速度計是“閉環”設備。它們將檢測質量的內部偏轉保持在極小的極限。質量保持在“平衡”模式,幾乎消除了由非線性引起的誤差。彎曲系統可以是線性的或下垂的。與反饋電流成比例的電磁力將質量保持在零位。當質量試圖移動時,電容傳感器檢測其運動。
伺服加速度計的開環價格***高可達10 3。它們的范圍通常小于50克,并且它們足夠精確,可用于制導和導航系統。對于導航,三軸伺服加速度計通常與三軸速率陀螺儀組合在一個熱穩定的機械隔離封裝中作為慣性測量單元(IMU)。該IMU能夠確定在太空中導航所需的六個自由度。它們將頻率測量為DC(0 Hz),并且通常不會因其高頻響應而受到追捧。