壓電式加速度傳感器的工作原理
發(fā)布時(shí)間：2019-11-23 12:51:36
壓電式加速度傳感器的傳感元件為壓電晶體。若沿壓電晶體的極化方向施加一外力使其變形，則壓電晶體內(nèi)部發(fā)生極化，受力的兩端面出現(xiàn)極性相反的電荷，若撤去外力，則壓電晶體恢復(fù)到初始狀態(tài)，這就是正壓電效應(yīng)。若沿壓電晶體的極化方向施加一電場(chǎng)，則壓電晶體出現(xiàn)變形，若撤去電場(chǎng)，則壓電晶體恢復(fù)到初始狀態(tài)，這就是逆壓電效應(yīng)。壓電式加速度傳感器就是利用了壓電晶體的正壓電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)的測(cè)量。
壓電式加速度傳感器常見的結(jié)構(gòu)形式有中心壓縮式、環(huán)形剪切式、三角剪切式。測(cè)量被測(cè)對(duì)象振動(dòng)大小時(shí)，需選擇測(cè)點(diǎn)并將加速度傳感器安裝牢靠。將壓電式加速度傳感器的壓電晶體看作理想彈性體，忽略壓電晶體與殼體之間連接膠層的質(zhì)量，只考慮膠層的阻尼系數(shù)，并將壓電式加速度傳感器一端簡化為自由端、一端簡化為固定端，則可得到其工作時(shí)的力學(xué)簡化模型，力學(xué)簡化模型如圖1所示。壓電式加速度傳感器的振動(dòng)方程為mx2+cx1+kx=F（t）
式中: m為壓電晶體的質(zhì)量kg；c為膠層的阻尼系數(shù)N·s /m；k為壓電晶體的剛度系數(shù)N/m；x為壓電晶體的位移m；x1為壓電晶體的速度m/s；x2為壓電晶體的加速度m/s2；F（t）為作用于壓電式加速度傳感器的外力N。
