壓電式加速度傳感器的傳感元件為壓電晶體。
壓電加速度計(jì)的工作原理是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)。
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(jiàn)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做理想彈性體,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(jiǎn)化為自由端、一端簡(jiǎn)化為固定端,則可得到其工作時(shí)的力。
壓電加速度計(jì)
壓電式加速度傳感器的振動(dòng)方程為mx2+cx1+kx=F(t)
方程式中:
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。
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評(píng)論