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壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2024-11-08 15:27:33

作者:小編

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壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)

1、不同結(jié)構(gòu)形式


壓電式加速度傳感器有多種結(jié)構(gòu)形式,各有其特點(diǎn)。中央安裝壓縮型結(jié)構(gòu),壓電元件 — 質(zhì)量塊 — 彈簧系統(tǒng)裝在圓形中心支柱上,支柱與基座連接,這種結(jié)構(gòu)有高的共振頻率。但基座與測(cè)試對(duì)象連接時(shí),若基座變形則將直接影響拾振器輸出,且測(cè)試對(duì)象和環(huán)境溫度變化會(huì)影響壓電元件,使預(yù)緊力發(fā)生變化,易引起溫度漂移。三角剪切形結(jié)構(gòu)中,壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上,加速度計(jì)感受軸向振動(dòng)時(shí),壓電元件承受切應(yīng)力。此結(jié)構(gòu)對(duì)底座變形和溫度變化有極好的隔離作用,有較高的共振頻率和良好的線性。環(huán)形剪切型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能做成極小型、高共振頻率的加速度計(jì),環(huán)形質(zhì)量塊粘到裝在中心支柱上的環(huán)形壓電元件上,不過粘結(jié)劑會(huì)隨溫度增高而變軟,因此最高工作溫度受到限制。


2、靈敏度與橫向靈敏度


壓電式加速度傳感器的靈敏度有電壓靈敏度和電荷靈敏度兩種表示方法。電壓靈敏度是加速度計(jì)輸出電壓(mV)與所承受加速度之比;電荷靈敏度是加速度計(jì)輸出電荷與所承受加速度之比。加速度單位為 m/s2,但在振動(dòng)測(cè)量中往往用標(biāo)準(zhǔn)重力加速度 g 作單位,1g = 9.80665m/s2。對(duì)給定的壓電材料而言,靈敏度隨質(zhì)量塊的增大或壓電元件的增多而增大。一般來說,加速度計(jì)尺寸越大,其固有頻率越低。壓電晶體加速度計(jì)的橫向靈敏度表示它對(duì)橫向(垂直于加速度計(jì)軸線)振動(dòng)的敏感程度,橫向靈敏度常以主靈敏度(即加速度計(jì)的電壓靈敏度或電荷靈敏度)的百分比表示。一般在殼體上用小紅點(diǎn)標(biāo)出最小橫向靈敏度方向,一個(gè)優(yōu)良的加速度計(jì)的橫向靈敏度應(yīng)小于主靈敏度的 3%,所以壓電式加速度計(jì)在測(cè)試時(shí)具有明顯的方向性。


3、固定方法與共振頻率


不同的固定方法對(duì)壓電式加速度傳感器的共振頻率有不同影響。采用鋼螺栓固定,是使共振頻率能達(dá)到出廠共振頻率的最好方法,共振頻率約為 31kHz。螺栓不得全部擰入基座螺孔,以免引起基座變形,影響加速度計(jì)的輸出。用云母墊片固定加速度計(jì),共振頻率約為 28kHz。在安裝面上涂一層薄蠟層固定加速度計(jì),共振頻率約為 29kHz。手持探針測(cè)振方法,測(cè)量誤差較大,重復(fù)性差,使用上限頻率一般不高于 1000Hz,共振頻率為 2kHz。用專用永久磁鐵固定加速度計(jì),多在低頻測(cè)量中使用,共振頻率為 7kHz。硬性粘接螺栓或粘接劑的固定方法也常使用。

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