0 引言

　　在導彈車載行軍(jun) 過程中，車上的導彈會(hui) 受到各種振動的衝(chong) 擊影響，這種振動衝(chong) 擊如果過大則會(hui) 造成導彈的損傷(shang) 或損壞。在此介紹了一種基於(yu) ADXL50單片集成加速度傳(chuan) 感器的加速度測量方法，用於(yu) 檢測導彈在車載行軍(jun) 過程中受到的振動衝(chong) 擊。單片集成加速度傳(chuan) 感器ADXL50體(ti) 積小、方向性好、精度高、時漂與(yu) 溫漂小；在+5V單電源下工作，使用方便，所需外圍元器件少；可靠性很高，在通電時可以承受500g的加速度衝(chong) 擊，不加電時可以承受2000g的加速度衝(chong) 擊而不致損壞。因此可以應用於(yu) 導彈運輸車。

　　1 設計方案

　　設計方案如圖1所示：包括傳(chuan) 感器及外圍電路、信號處理裝置、顯示報警電路等3部分。傳(chuan) 感器及外圍電路封裝於(yu) 小型屏蔽容器內(nei) ，固定於(yu) 導彈載行車上，ADXL50加速度傳(chuan) 感器采集振動加速度信號，並輸出相應的電壓信號；信號處理部分接收到傳(chuan) 感器采集來的模擬電壓信號，對其進行模／數轉換，將加速度的值顯示於(yu) LED上，然後進行數據判斷與(yu) 處理，當超過安全範圍時給出報警，提醒司機注意駕駛。

　　2 傳(chuan) 感器及外圍電路的設計

　　方案擬采用美國AD公司生產(chan) 的ADXL50加速度計作為(wei) 加速度傳(chuan) 感器。該器件集成在單片集成電路上，采用差動電容作為(wei) 敏感元件，直接輸出電壓信號，便於(yu) 信號的采集與(yu) 處理。

　　2．1 ADXL50的主要技術指標

　　測量靈敏度為(wei) 19mV／g；滿刻度測量範圍為(wei) ±50g；頻率響應範圍為(wei) DC～1 kHz；在開關(guan) 信號控製下可進行自檢；內(nei) 置緩衝(chong) 放大器，可用於(yu) 輸出靈敏度及零加速度輸出電平調節。

　　2．2 ADXL50工作原理和基本測量電路

　　ADXL50是一個(ge) 完整的加速度測量係統，它將一個(ge) 傳(chuan) 感器部件和完成加速度測量有關(guan) 的電路，包括振蕩器、解調器、前置放大器、緩衝(chong) 放大器、參考電源及溫度補償(chang) 電路等。全部集成在一片矽晶片上。芯片封裝於(yu) 10腳T0100管殼內(nei) ，這10腳的定義(yi) 如圖2所示。

　　圖3為(wei) 加速度傳(chuan) 感器的原理框圖。其中使用了3個(ge) 外接電容和3個(ge) 外接電阻。C1用以決(jue) 定測量係統的帶寬，C1和C2的容量一般選用O～0．2 2μF，C2一般為(wei) 0．1μF即可。ADXL50在出廠前，廠家已將其前置放大器的測量靈敏度調整為(wei) 19 mV／g，其Og時的輸出電壓VPR為(wei) 1．8 V。因此，若加速度為(wei) ±50g，則VPR=1．8V±O．95V，若加速度為(wei) ±20g，則VPR=1．8 V±O．38V。由於(yu) 在VPR上的信號不標準，不適於(yu) 讀取進行

　　顯示或進行數字化處理。另外，ADXL50前置放大器的注入電流最大隻能有25μA，驅動能力很小，因此，VPR上的信號要做進一步處理，才能滿足要求。一般外接幾個(ge) 電阻與(yu) 緩衝(chong) 放大器構成一個(ge) 放大環節，以調整傳(chuan) 感器的VPR的Og電位，並提高輸出信號的靈敏度。

　　經緩衝(chong) 放大後的加速度信號，其變化範圍最好處於(yu) 0．5～4．5V之間，使之距電源的高低兩(liang) 端都有一定的餘(yu) 量。若加速度正、負兩(liang) 方向的變化幅度相近，就可將Og電位調在2．5V左右。這樣，正、負加速度信號在傳(chuan) 感器輸出口Vout上就有±2V的變化範圍。設待測加速度的範圍為(wei) ±50g，則VPR=1．8 V±O，95 V，欲使Vout=2．5V±2．OV，就需將信號中的交流分量放大。緩衝(chong) 放大器的放大係數為(wei) -R3／R1，所以，若取R1=50kΩ，即可確定R3=105 kΩ。

　　在圖3中，R2的一端接地，為(wei) 使0g時Vout=2．5V，R2應滿足條件：R2=（1．8×R3）／（Vout-1．8）=270 kΩ。

　　2．3 ADXL50在使用時應注意的事項

　　（1）ADXL50有一個(ge) 靈敏軸，其方向是從(cong) 第5腳指向第10腳（即指向管殼定位片），如圖2所示。傳(chuan) 感器測量的就是沿此軸的加速度。設此軸為(wei) x軸，又設在傳(chuan) 感器管殼底部平麵內(nei) 與(yu) x軸垂直的方向為(wei) y軸。若加速度g的方向與(yu) 傳(chuan) 感器底部xy平麵之間的夾角為(wei) α，則加速度g在xy平麵上的分量為(wei) gxy=gcosα。又設加速度分量gxy與(yu) 傳(chuan) 感器靈敏軸之間的夾腳為(wei) β，則gxy在靈敏軸上的分量為(wei) gx=gxycosβ=gcosαcosβ。因此，在安裝加速度傳(chuan) 感器時，要盡量使其靈敏軸與(yu) 加速度的方向一致，否則就得對測量結果做必要的修改，以免造成過大的誤差。

　　（2）ADXL50要安裝在電路板上使用。在電路板的共振頻率與(yu) 待測加速度的頻率相近時，若電路板稍有鬆動，就會(hui) 產(chan) 生共振，使測量結果偏大，造成誤差。因此，在安裝電路板時，要選擇合適的位置，固定牢靠。在對係統進行試驗時，最好在不同的頻率下測試，以便發現可能的共振問題。

　　（3）解調器濾波電容C1的作用：決(jue) 定ADXL50的帶寬；對解調器信號進行濾波。