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Product Center當前位置:首頁產(chǎn)品中心振動測量振動傳感器PC-ZY-6壓電式加速度傳感器
壓電式加速度傳感器是基于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(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷
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壓電式加速度傳感器詳情
壓電式加速度傳感器參數(shù)
加速度傳感器是基于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(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷;當外力去除后,又重新恢復到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式如圖。S是彈簧,M是質(zhì)量塊,B是基座,P是壓電元件,R是夾持環(huán)。圖a是中央安裝壓縮型,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。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(huán)境溫度變化將影響壓電元件,并使預緊力發(fā)生變化, 易引起溫度漂移。圖c為三角剪切形,壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計感受軸向振動時,壓電元件承 受切應力。這種結(jié)構(gòu)對底座變形和溫度變化有隔離作用,有較高的共振頻率和良好的線性。圖b為環(huán)形剪切型,結(jié)構(gòu)簡單,能做成極小型、高共振頻率的加速度計,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。由于粘結(jié)劑會隨溫度增高而變軟,因此最高工作溫度受到限制。
加速度計的使用上限頻率取決于幅頻曲線中的共振頻率
一般小阻尼(z<=0.1)的加速度計,上限頻率若取為共振頻率的 1/3,便可保證幅值誤差低于1dB(即12%);若取為共振頻率的1/5,則可保證幅值誤差小于0.5dB(即6%),相移小于30。但共振頻率與加速度計的固定狀況有關(guān),加速度計出廠時給出的幅頻曲線是在剛性連接的固定情況下得到的。實際使用的固定方法往往難于達到剛性連接,因而共振頻率和使用上限頻率都會有所下降。
其中采用鋼螺栓固定,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。在安裝面上涂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云母墊片來 固定加速度計,但墊圈應盡量簿。用一層簿蠟把加速度計粘在試件平整表面上,也可用于低溫(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,重復性差,使用上限頻率一般不高于 1000Hz。用專用磁鐵固定加速度計,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采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,云母墊片28kHz,涂簿蠟層29kHz,手持法2kHz,磁鐵固定法7kHz。
壓電加速度計屬發(fā)電型傳感器,可把它看成電壓源或電荷源,故靈敏度有電壓靈敏度和 電荷靈敏度兩種表示方法。前者是加速度計輸出電壓(mV)與所承受加速度之比;后者是加速度計輸出電荷與所承受加速度之比。 加速度單位為m/s^2,但在振動測量中往往用標準重力加速度g作單位,1g= 9.80665m/s^2。這是一種已為大家所接受的表示方式,幾乎所有 測振儀器都用g作為加速度單位并在儀器的板面上和說明書中標出。
對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,加速度計尺寸越大 ,其固有頻率越低。因此選用加速度計時應當權(quán)衡靈敏度和結(jié)構(gòu)尺寸、附加質(zhì)量的影響和頻率響應特性之間的利弊。
壓電晶體加速度計的橫向靈敏度表示它對橫向(垂直于加速度計軸線)振動的敏感程度,橫向靈敏度常以主靈敏度(即加速度計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標出最小橫向靈敏度方向,一個優(yōu)良的加速度計的橫向靈敏度應小于主靈敏度的3%。因此,壓電式加速度計在測試時具有明顯的方向性。