压电式加速度传感器

1、压电式加速度传感器(1) 压电式加速度计的结构和安装压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。它是利用某些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 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、检测电路物输将信号输 成在一起的产品，不仅方便了使用，而且也大大降低了成本。常用的压电式加速度计的 安装压缩型，压电元件一质量块一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

2、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 13.18c 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，有较髙的共 振频率和良好的线 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 小于 3。但共振频率与加速度计的固定状况有关，加加速度计的使用上限频 率取决于幅频曲线中的 共振 速度计，上限频率若取 为 可保证幅值误差 速度计出厂时给出的幅频曲线 因而共振频率和使用

3、上限频率都会有所下降。加 速度计与试件的各种固定方法见图其中图 13.20a采用钢螺栓 固定，是使共振频率能达到 出 速度计的输出。在安 装面上涂一层硅脂可增加 不平整安装表面的连接可 靠性。需要 的加速度计采用上述各种固定方法的共 振频率分别约为：钢螺栓固定法 31kHz,云母垫片 28kHz,涂簿蜡层 29kHz,手 持法 2kHz,永久磁铁固定法 7kHzo 故灵敏度有电压灵敏度和电荷灵敏度两种表示方法。 对给定的压电材料而言，灵敏度随质量块的增大或压电元件的增多而增大。一般 来说，加速度计尺寸越大，其固有频率越低。因此选用加速度计时应当权衡灵 敏度和结构尺寸、附加质量的 灵敏度常以主灵

4、敏度（即加速度计的电压灵敏度或电荷灵敏度）的 百分比表示。一般在壳体上 因此，压电式加速度计在测试时具有 一个优良的加速 度计的横向灵敏度应小于主灵敏度的 3%。压电元件受力后产生的电荷量极其微弱，这电 荷使压电元 微弱的电荷（或电压）的关键是防止导线、测量电路 和加速度计本身的电荷泄漏。换句话讲， 比例放大器。其电路比较简单，但输出受连接电缆对地电容的影 响，适用于一般振动测量。电 荷放大器以电容作负反馈，使用中基本不受电缆 电容的影响。在电荷放大器中，通常用高质量 低频尤其小振幅振动时，加速度值小，传感器的灵敏度有限，因 此输出的信号将很微弱，信噪比很低；另外电荷的泄漏，积分电路的漂移（用

5、于 测振动速度和位移）、器件的噪声都是不可 随着电子技术的发展，目前大部分压电式加速度计在壳体内都集成放大器，由它 来完成阻抗变换的功能。这类内装集成放大器的加速度计可使用长电缆而无衰 减，并可直接与大多数通 表 13. 1常用压电式加速度计的参数表 353M2555000g 0. 5mV/g 0. 02g 4. 5g适用于爆破、撞击等lOOOOOg 0.05mV/g 0. 3g 4. 4g适用于爆破、撞击、爆炸分离等 5g lOOOmV/g 0. 00004g 35g高分辨率型500g lOmV/g 0. 0015g 0. 5g微型，适用于小型结构50g lOOmV/g 0. 00016g

6、2g小型、高灵敏度、高分辨率，各种用途500g lOmV/g 0. 005g 2g高频、小型、石英剪切，各种用途50g lOOmV/g 0. 0005g 27g三角剪切结构，石英通用加速度传感器2000g 2. 5mV/g 0. 04g 17. 9g冲击传感器、内置滤波器，桩基检测 50g lOOmV/g 0. 0002g 20g轴、结构实验5g lOOOmV/g 0.00006g 24g3轴、髙灵敏度 500g lOmV/g 0. OOlg 4g/方形 3轴、小型，模态、振动、噪声实验5g lV/g 0. 000 lg lOOOg超低频地震传感器，长期稳定性良好0. 5g lOV/g 0.00000lg 635g超低频地震传感器，高灵敏度 由于上述磁电式速度传感器存在响应频