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压电式加速度传感器的工作原理_压电式加速度传

发布日期:2021-03-25 13:29

  压电式加速度传感器的传感元件为压电晶体。若沿压电晶体的极化方向施加一外力使其变形,则压电晶体内部发生极化,受力的两端面出现极性相反的电荷,贵州快3。若撤去外力,则压电晶体恢复到初始状态,这就是正压电效应。若沿压电晶体的极化方向施加一电场,则压电晶体出现变形,若撤去电场,则压电晶体恢复到初始状态,这就是逆压电效应。压电式加速度传感器就是利用了压电晶体的正压电效应,将机械能转换为电能,从而实现对振动加速度信号的测量。

  压电式加速度传感器常见的结构形式有中心压缩式、环形剪切式、三角剪切式。测量被测对象振动大小时,需选择测点并将加速度传感器安装牢靠。将压电式加速度传感器的压电晶体看做理想弹性体,忽略压电晶体与壳体之间连接胶层的质量,只考虑胶层的阻尼系数,并将压电式加速度传感器一端简化为自由端、一端简化为固定端,则可得到其工作时的力学简化模型,力学简化模型如图1所示。压电式加速度传感器的振动方程为mx2+cx1+kx=F(t)

  式中: m为压电晶体的质量kg;c为胶层的阻尼系数Ns /m;k为压电晶体的刚度系数N/m;x为压电晶体的位移m;x1为压电晶体的速度m/s;x2为压电晶体的加速度m/s2;F(t)为作用于压电式加速度传感器的外力N。

  压电式加速度传感器的结构型犬有压缩型、剪切型和弯曲型三种,图115为压缩型加速度计结构示意图。其敏感元件是压电晶体片4,晶体片上压一个质量块3,用一个刚度较大的弹簧2对这个质量块施加一个预紧力,并将它们绽在一个带有厚的基座6的金属外壳1内。当加速度计安装在被测扳动物体上而随之板动时,质量块就产生一个正比于振动加速度的力作用在压电晶体片上,根据正压电效应,在晶体片两相对的表川上就产生交变的电材,共大小与作用力成正比,田质量块的质量固定不变,所以晶体片上的电荷与扳动加速度成正比.

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