壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng),在加速度計(jì)受振時(shí),質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí),則力的變化與被測加速度成正比。
壓電式加速度傳感器是基于壓電晶體的壓電效應(yīng)工作的。某些晶體在一定方向上受力變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷;當(dāng)外力去除后,又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)",具有“壓電效應(yīng)"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(jì)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(duì)象連接時(shí),如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外,測試對(duì)象和環(huán)境溫度變化將影響壓電元件,并使預(yù)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(jì)感受軸向振動(dòng)時(shí),壓電元件承 受切應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)對(duì)底座變形和溫度變化有*好的隔離作用,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(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。由于粘結(jié)劑會(huì)隨溫度增高而變軟,因此最高工作溫度受到限制。
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