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壓電式振動加速度傳感器的工作原理
發(fā)布時間：
2024-12-03
壓電式振動加速度傳感器，也稱為壓電加速度計，是一種基于壓電效應(yīng)工作的慣性式傳感器。其工作原理具體如下：
一、壓電效應(yīng)
當(dāng)某些物質(zhì)（如石英晶體或壓電陶瓷）在一定方向上受力變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷。這種電荷的產(chǎn)生與所受的外力成正比，因此可以用來測量加速度。
二、工作原理
在壓電式振動加速度傳感器中，通常包含一個質(zhì)量塊，該質(zhì)量塊被安裝在壓電晶體材料上。當(dāng)傳感器隨著振動體振動時，質(zhì)量塊也產(chǎn)生振動，其加速度與被測試對象的加速度相同。質(zhì)量塊受到的力會傳遞給壓電晶體，導(dǎo)致晶體上產(chǎn)生電荷，電荷的大小與加速度成正比。
三、關(guān)鍵組件
- 壓電元件：傳感器的核心部分，負責(zé)將機械振動轉(zhuǎn)換為電信號。
- 質(zhì)量塊：用于產(chǎn)生與被測試對象相同的振動，并將力傳遞給壓電元件。
- 彈簧：用于支撐質(zhì)量塊，并允許其在一定范圍內(nèi)振動。
- 基座：用于固定傳感器，并將其與被測試對象連接。
四、性能參數(shù)
- 電壓靈敏度：表示傳感器輸出信號與輸入加速度之間的比例關(guān)系，通常以mv/g（毫伏每克）為單位。
- 線性度：反映傳感器輸出與理論直線的偏離程度，通常以百分比表示。
- 頻率范圍：指傳感器能夠準確測量的振動頻率范圍。
- 橫向靈敏度：衡量傳感器在非指定方向上的響應(yīng)能力，通常以百分比表示。
- 加速度測量范圍：指傳感器能夠測量的最大和最小加速度值。
- 工作溫度：傳感器能夠正常工作的溫度范圍。
- 電源需求：傳感器工作時所需的電流和電壓。
- 重量：傳感器的物理重量，對于安裝和使用場合的選擇有一定影響。
綜上所述，壓電式振動加速度傳感器是一種高精度、高可靠性的傳感器，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，如工程測振、地質(zhì)勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析等。
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