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壓電式振動加速度傳感器的工作原理

時間: 2025-06-25 瀏覽次數(shù):14

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(fù)責(zé)將機(jī)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(zhǔn)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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