與振動相關(guān)的物理量有位移、速度、加速度等，因此測振就是對這些振動量的檢測。加速度、速度、位移之間是積分微分關(guān)系，實(shí)際測振系統(tǒng)只需對其中的一個(gè)物理量進(jìn)行測量，即可通過這種關(guān)系得出其他兩個(gè)物理量。目前在測振行業(yè)中用的較多的是加速度傳感器。常見的加速度計(jì)有壓電式加速度計(jì)、集成電路式壓電加速度計(jì)、變電容式加速度計(jì)和壓阻式加速度計(jì)。

　　本文選用MMA3201KEG加速度計(jì)，這是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的芯片化電容式兩軸加速度傳感器。由于電容極板之間的慣性，當(dāng)有加速度存在時(shí)，極板間距的變化會導(dǎo)致電容參數(shù)C的變化，通過這一原理使兩個(gè)軸上的加速度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞敵?。該芯片具有如下特點(diǎn) ：

　?、?表面安裝。適合安裝于印刷電路板上;

　?、?電源電壓范圍是4.75 V~5.25 V;

　　⑶ 測量范圍是-40 g~+40 g，0 g對應(yīng)的輸出電壓為2.5 V;

　?、?工作溫度范圍為-40℃ ~ +125℃;

　?、?具有自檢和自校準(zhǔn)功能;

　?、?CMOS信號調(diào)理器;

　?、?4階貝塞爾濾波器脈沖形狀完整保留;

　?、?低電壓檢測、時(shí)鐘監(jiān)視器和EPROM奇偶校驗(yàn)狀態(tài)。

　　加速度傳感器的物理模型與等效電路。加速度傳感器采用硅半導(dǎo)體材料制成的電容傳感器，有3個(gè)極板，上下兩個(gè)極板是固定的，分別接A、B端;中心極板是可動的，接O端,這樣就構(gòu)成了兩只背靠背電容。

　　眾所周知，電容的計(jì)算公式為：

　　其中，ε0是真空介電常數(shù)，εr是電容極板之間的相對介電常數(shù)，A是極板重疊面積，d是兩極板之間的距離。當(dāng)受到振動或者沖擊時(shí)，中心極板就會發(fā)生移位，由式(1)可知，CAO和CBO的電容量C1、C2隨極板之間距離的變化而改變。當(dāng)受到向上的加速度時(shí)，中心極板在慣性力的作用下產(chǎn)生了一定的位移，使得CAO和CBO的電容量發(fā)生變化，從中可獲取加速度信號。該信號經(jīng)過積分器和放大器，送至貝塞爾濾波器。貝塞爾濾波器能提供一個(gè)平坦的延時(shí)響應(yīng)，可保證脈沖波形的完整性。

　　由MMA3201KEG構(gòu)成的加速度傳感器來測量潛油電泵的振動應(yīng)用電路。其中C3為電源去耦電容;引腳端6輸出X軸加速度電壓，由R1和C1構(gòu)成低通濾波器濾波后輸出;引腳端11輸出Y軸加速度電壓，由R2和C2構(gòu)成低通濾波器濾波后輸出;引腳端5連接到***電平時(shí)，在上升沿時(shí)刻可使芯片初始化(復(fù)位);引腳7檢測到故障時(shí)，輸出***電平信號。