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壓電式加速度計指導老師林儒禮99715004林俊廷99715027朱恩德(上圖為美國MEAS所製作的壓電加速度計)什麼是加速度計?加速度計是一種量測加速度的裝置，大多數的加速度計都以間接的方式工作。它們有一個已知的質量，稱為震動質量，與待測物作彈性結合，當待測物體帶震動質量作加速度運動時，加速度規可用以測量出作用於震動質量的慣性力，所測得的力再利用牛頓第二定律而得出加速度值。PS:牛頓第二運動定律:物體受外力作用時，其每單位時間內動量之變化量與所有作用力之和成正比。摘要壓電式加速度計基於壓電陶瓷材料對高頻之微小機械振動的優良響應特性，可以對準確的量測機械結構產生的寬頻率和高輻值振動訊號，並且具有很好的環境抗力。PS:壓電式加速度規是以壓電晶體感應慣性力，産生電壓輸出。作用原理作用原理是基座所傳遞的外力，使慣性質量與基座的產生相對運動，亦使壓電材料產生應變，所受到之應變轉換成電荷訊號輸出，而產生的電荷與外力成正比。此型式之加速度計壓電材料受到之應力為剪切力。PS:基本構造分為三個部份：慣性質量、壓電材料及基座。壓電材料的極化儘管壓電材料隨著不同的應力值變化，會有正、負電荷密度的變化。但是如果沒在壓電材料上、下兩端，鍍上電極，則絕對無法將電荷變化訊號，顯示出來。所以在壓電材料上、下兩端，要有電荷的累積，才能產生電壓輸出。利用此性質就可以作為加速度感測器。PS:壓電材料範例:石英、鋯酸鈦鉛陶瓷、鋯酸鈦鉛膠合體、氧化鋅等等…此圖為壓縮型的壓電式加速度感測器結構示意圖。圖中可看到，當支撐樑受到慣性力的作用時，質量塊會因慣性力的作用，而產生位移，質量塊一經位移的改變，即會擠壓到壓電材料，此時壓電材料會受到壓力的影響，而產生壓電的效應(有正、負電荷及電壓產生)。壓電型加速度計現已成為市場主流，訊號直接以電壓方式輸出，安裝方便，價格低廉。不需價格昂貴之電荷放大器。特色:1.共振頻率高，可量測高頻特性2.重量輕3.高電壓靈敏度4.絕緣處理PS:前置放大器是指置于信源與放大器之間的電路或電子設備。壓電加速度計之應用壓電式加速度計在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和衝擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。PS:宇航=航太:指與研究和探索外太空有關的領域，利用太空科技來以太空飛行器來進入外太空。應用範例1.防鎖死煞車系統(ABS):原理是經由電子迴路控制煞車液壓系統，當鎖死將發生時，自動調整煞車壓力，頻率高達每秒25次，並傳到感應器，所以ABS作用時煞車踏板會有上下彈跳的感覺。2.尋跡控制系統(TCS):由電腦控制引擎的動力輸出，根據感應器傳來的各種資料，包括轉向角度、內外輪速度差等…整合計算出引擎動力要限制多少來達到防止失控的效果。心得做此報告時進行壓電加速度計的分析，由此了解了一些壓電式加速度計的應用與優點，像是汽車的許多安全系統像安全氣囊、TCS和ABS等等…都是壓電式加速度計的範例。加速度計除了壓電式的以外還有許多不同的類型，所以使用的環境和成本是否合乎設計者的需求，這就成為最重要的一點了。參考資料•1.奇摩知識+•2.工研技術研究院•3.機器人世界情報網