什麼是加速度規？其工作原理為何？

加速度規（Accelerometer）是一種能測量物體加速度的感測器，可檢測振動、頻率、衝擊及運動方向。其內部通常包含一個質量塊，當物體加速或減速時，質量塊對感測元件施加力並轉換為電信號。

如何挑選適合的加速度規？

選型時需綜合評估頻率範圍（如壓電式適合高頻、電容式適合低頻）、靈敏度需求、環境溫度條件（如高溫環境適用電荷式）以及感測器重量（重量不應超過測試物件的10%）。

加速度規有哪些常見類型？

主要分為壓電式加速度規、電荷輸出型、IEPE（內建放大器）加速度規、電容式 / MEMS 加速度規以及壓阻式加速度規，各具備不同的頻率響應與靜動態量測特性。

技術服務

加速規原理

加速度規介紹：振動、衝擊與動態力量量測的核心技術原理

什麼是加速度規（Accelerometer）？加速度規又稱加速計、加速度傳感器或重力加速度傳感器，是一種能夠精準測量物體加速度的感測器，通常用於檢測運動狀態的變化，包含振動、頻率、衝擊及運動方向等。其工作原理基於偵測物體的加速度（即單位時間內速度的變化），並將其轉換成電信號供進一步處理和分析。加速度規內部通常包含一個質量塊，當物體加速或減速時，質量塊會施加力於感測元件，從而產生對應的電信號。集研科技專業代理各類先進加速度量測設備，提供涵蓋工業機械監測、衝擊測試與結構健康評估的全方位解決方案。

加速度規有哪些類型？優點及缺點

加速度規可根據感測技術與訊號輸出方式分為不同類型，以下是主要常見的加速度規類型及其優缺點比較：

加速度規類型	優點	缺點	適用測試情境
壓電式加速度規 (Piezoelectric Accelerometer)	無需外部電源，適合高頻振動測量，溫度範圍廣。	無法測量靜態加速度，須配備高阻抗放大器。	一般動態振動與高頻衝擊量測。
電荷輸出型加速度規 (Charge Output Accelerometer)	適合高溫環境，無需內部放大電路。	需使用特殊低雜訊電纜，價格較高。	特別適合極限溫度下的振動測試，如渦輪引擎監測。
IEPE 加速度規 (Integrated Electronics Piezoelectric)	內建放大器，容易與測量儀器連接，抗噪音干擾能力強。	操作溫度較低，需穩定電流供應。	適合輕結構的動態測試與一般振動分析。
電容式 / MEMS 加速度規 (Capacitive / MEMS)	靜態加速度測量精度高，適合低頻測量。	靈敏度較低，容易受溫度影響。	台架測試、低頻運動（如土木工程振動測試、馬達健康評估）。
壓阻式加速度規 (Piezoresistive / Strain Gauge)	可測量靜態加速度，結構簡單。	分辨率低，易受電阻噪音影響。	脈衝、碰撞測試、汽車安全測試、武器測試、地震測試及機器結構振動測試。

註：加速度規在國際與不同品牌間常有許多專有名稱，包含：IEPE、ICP®、CCLD、Isotron®、Deltatron®、Piezotron® 等，皆指涉具備內建微型放大電路的壓電式加速度測量技術。

什麼時候需要用到加速度規？

加速度規在各行各業與工程領域中被廣泛使用，主要應用場景包括：

振動分析用於機械設備的振動監測和故障診斷，如電機、渦輪機等旋轉設備。
衝擊測量在汽車碰撞測試或跌落試驗中，加速度規能幫助精準評估瞬時衝擊力。
運動控制與導航如手機、無人機及其他運動感測設備中的姿態檢測與慣性導航。
結構健康監測即時監測建築物、橋樑、風力發電機等大型結構的微幅振動，確保其結構穩定性。

如何挑選加速度規？注意事項與選型要素

選擇合適的加速度規時，應綜合評估以下核心因素：

頻率範圍典型的加速度規在 10-30 kHz 的共振頻率下工作，3 dB 精度可達共振頻率的 50%。不同應用需對應不同頻率範圍（如壓電式適合高頻、電容式適合低頻）。
靈敏度常見單位為 pC/m/s²、mV/m/s² 或 mV/g（g = 9.81 m/s²）。靈敏度越高，能測量越微小的加速度，適合低振幅應用（例如建築結構健康監測需高靈敏度電容式）。依量測需求可分為：
- 低（...µm/s² 至 5 m/s²）► 高靈敏度
- 中（5 至 5000 m/s²）► 標準靈敏度
- 高（> 5000 m/s²）► 低靈敏度
環境條件如高溫、潮濕或高壓環境，需選擇具備耐環境特性的型號（例如高溫環境建議選用 Charge Output 型加速度規）。
安裝方式與重量加速度規的重量應盡量輕，以免對測量對象造成過多附加質量影響。一般原則為加速度計的重量不應超過測試物件的 10%（例如 PCB 板測試需選擇重量小於 0.2 克的微型加速度規）。

加速度規的正確安裝方法

固定方式常見安裝方式包含螺栓固定、磁性底座、絕緣法蘭等。良好的機械剛性安裝對於確保高頻測試性能至關重要。
表面要求安裝加速度規時，感測器底座與測試對象的接觸表面必須平整光滑，避免任何表面劃痕、油污和毛刺。

圖：加速度規安裝表面要求與機械固定示意

加速度規搭配不同儀器或感測器的應用

與 DAQ 系統結合將加速度規接入高效能資料擷取系統（DAQ），能快速將類比振動信號轉換為高精度數位數據，非常利於長期自動化監測與頻譜分析。
搭配溫度感測器在部分極端工業應用中，加速度規需與溫度傳感器協同運作，以同步監控機械運轉時的振動頻譜與溫度熱斑變化（例如高溫渦輪機測試）。

市面上的加速度規特色與知名品牌

Silicon Designs Inc. 專注於設計低成本、低噪音的加速度規，廣泛適用於工業振動監測和導航應用。
DJB Instruments 提供一系列高精度的加速度規，特別適合衝擊測量和振動分析，具備優異的耐高溫和多軸測量特性。
MMF (Metra Mess- und Frequenztechnik) 提供多種加速度規產品，特別專注於低頻振動測量，產品具有高度穩定性和靈敏度，非常適合精密測試。
TML (Tokyo Measuring Instruments Laboratory) 廣泛應用於結構健康監測和實驗應用，產品輕巧且堅固耐用，完美適應多種嚴苛工業測試場景。