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压电式加速度传感器

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压电式加速度传感器  压电式加速度传感器又称压电加速度计,在振动测试领域中是应用最广泛的传感器之一。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比。

  常用的压电式加速度传感器的结构形式如图所示。S是弹簧,M是质块,B是基座,P是压电元件,R是夹持环。

  图a是中央安 装压缩型,压电元件—质量块—弹簧系统装在圆形中心支柱上,支柱与基座连接。这种结构有高的共振频率。然而基座B与测试对 象连接时,如果基座B有变形则将直接影响拾振器输出。此外,测试对象和环境温度变化将影响压电元件,并使预紧力发生变化,易引起温度漂移。

  图b环形剪切型,结构简单,能做成极小型、高共振频率的加速度计,环形质量块粘到装在中心支柱上的环形压电元件上。由于粘结剂会随温度增高而变软,因此最高工作温度受到限制。

  图c为三角剪切形,压电元件由夹持环将其夹牢在三角形中心柱上。加速度计感受轴向振动时,压电元件承 受切应力。这种结构对底座变形和温度变化有极好的隔离作用,有较高的共振频率和良好的线性。

  压电式加速度传感器是利用某些物质如石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比。

  由于压电式传感器的输出电信号是微弱的电荷,而且传感器本身有很大内阻,故输出能量甚微,这给后接电路带来一定困难。 为此,通常把传感器信号先输到高输入阻抗的前置放大器。经过阻抗变换以后,方可用于一般的放大、检测电路将信号输给指示 仪表或记录器。

  1.体积小

  2.重量轻

  3.寿命长

  4.安装方便

  5.不易损坏

  6.工作频带宽

  压电式加速度传感器在现代生产生活中被应用于许许多多的方面,如提电脑的硬盘抗摔保护,目前用的数码相机和摄像机里,也有加速度传感器,用来检测拍摄时候的手部的振动,并根据这些振动,自动调节相机的聚焦。

  压电加速度传感器还应用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。

  概括起来,加速度传感器可应用在控制,手柄振动和摇晃,仪器仪表,汽车制动启动检测,地震检测,报警系统,玩具,结构物、环境监视,工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析;鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。

  工作温度   -196~+200℃

  测量范围   0.001~800MPa

  重复性   0.5~1%FS

  灵敏度   0.2~1000PC/MPa

  非线性   0.3~1%FS

  迟滞   1%FS

  固有频率   75~500kHz

  温度漂移   0.02~0.5% FS /℃

  加速度灵敏度   0.01~100MPa/g

  灵敏度温度系数   0.02~0.5%/℃



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