壓電式加速度傳感器
| 壓電式加速度傳感器 |
壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬於慣性式傳感器。它是利用某些物質如石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低於加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。
目錄
簡介
壓電式加速度傳感器是基於壓電晶體的壓電效應工作的。某些晶體在一定方向上受力變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力去除後，又重新恢復到不帶電狀態，這種現象稱為「壓電效應」，具有「壓電效應」的晶體稱為壓電晶體。常用的壓電晶體有石英、壓電陶瓷等。常用的壓電式加速度計的結構形式如圖1。S是彈簧，M是質量塊，B是基座，P是壓電元件，R是夾持環。圖1中a）是中央安裝壓縮型，壓電元件—質量塊—彈簧系統裝在圓形中心支柱上，支柱與基座連接。這種結構有高的共振頻率。然而基座B與測試對象連接時，如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外，測試對象和環境溫度變化將影響壓電元件，並使預緊力發生變化， 易引起溫度漂移。圖1中c）為三角剪切形，壓電元件由夾持環將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計感受軸向振動時，壓電元件承 受切應力。這種結構對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。圖1中b）為環形剪切型，結構簡單，能做成極小型、高共振頻率的加速度計，環形質量塊粘到裝在中心支柱上的環形壓電元件上。由於粘結劑會隨溫度增高而變軟，因此最高工作溫度受到限制。
評價
其中採用鋼螺栓固定，是使共振頻率能達到出廠共振頻率的最好方法。螺栓不得全部擰入基座螺孔，以免引起基座 變形，影響加速度計的輸出。在安裝面上塗一層硅脂可增加不平整安裝表面的連接可靠性。需要絕緣時可用絕緣螺栓和雲母墊片來 固定加速度計,但墊圈應儘量簿。用一層簿蠟把加速度計粘在試件平整表面上，也可用於低溫（40℃以下）的場合。手持探針測振方法,在多點測試時使用特別方便，但測量誤差較大，重複性差，使用上限頻率一般不高於 1000Hz。用專用永久磁鐵固定加速度計，使用方便，多在低頻測量中使用。此法也可使加速度計與試件絕緣。用硬性粘接螺栓或粘接劑的固定方法也長使用。某種典型的加速度計採用上述各種固定方法的共振頻率分別約為：鋼螺栓固定法31kHz，雲母墊片28kHz，塗簿蠟層29kHz，手持法2kHz，永久磁鐵固定法7kHz。[1]