壓電式加速度傳感器又稱(chēng)壓電加速度計,是一種無(wú)源傳感器,屬于慣性式傳感器。某些晶體在一定方向上受力變形時(shí),其內部會(huì )產(chǎn)生極化現象,同時(shí)在它的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號相反的電荷,當被測振動(dòng)頻率遠低于加速度計的固有頻率(諧振頻率)時(shí),則力的變化與被測加速度成正比,當外力去除后,又重新恢復到不帶電狀態(tài),這種現象稱(chēng)為“壓電效應”,具有“壓電效應”的晶體稱(chēng)為壓電晶體。例如石英、壓電陶瓷等。
壓電式加速度計的結構和安裝壓電式加速度計的結構形式
常用的壓電式加速度計的結構形式如圖。S是彈簧,M是質(zhì)量塊,B是基座,P是壓電元件,R是夾持環(huán)。圖a是中央安裝壓縮型,壓電元件一質(zhì)量塊—彈簧系統裝在圓形中心支柱上,支柱與基座連接。這種結構有高的共振頻率。然而基座B與測試對象連接時(shí),如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外,測試對象和環(huán)境溫度變化將影響壓電元件,并使預緊力發(fā)生變化, 易引起溫度漂移。圖c為三角剪切形,壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計感受軸向振動(dòng)時(shí),壓電元件承 受切應力。這種結構對底座變形和溫度變化有極好的隔離作用,有較高的共振頻率和良好的線(xiàn)性。圖b為環(huán)形剪切型,結構簡(jiǎn)單,能做成極小型、高共振頻率的加速度計,環(huán)形質(zhì)量塊粘到裝在中心支柱上的環(huán)形壓電元件上。由于粘結劑會(huì )隨溫度增高而變軟,因此最高工作溫度受到限制。
在現代生產(chǎn)生活中,壓電式加速度傳感器被應用于許許多多的方面,如手提電腦的硬盤(pán)抗衰保護、目前用的數碼相機和攝像機中根據拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng)加速度傳感器,自動(dòng)幫助相機調節聚焦的加速度傳感器。壓電加速度傳感器還應用于汽車(chē)安全氣囊、防抱死系統、牽引控制系統等安全性能方面。
由我公司生產(chǎn)的YD9700三軸振動(dòng)變送器,在壓電加速度傳感器的基礎上經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)化高精度設計,內部嵌入精密積分電路。與傳統磁電式相比,由于采用壓電晶體作為敏感原件,內部無(wú)移動(dòng)部件,不會(huì )發(fā)生退化和磨損,且頻率響應范圍寬,機械運動(dòng)部件不容易損壞,動(dòng)態(tài)特性?xún)?yōu)良,抗干擾能力強,可長(cháng)期可靠工作,適用于工業(yè)現場(chǎng)各種惡劣環(huán)境下測量軸承箱體、殼體或結構的絕對(相對于自由表面)振動(dòng)。
該型產(chǎn)品在旋轉機械的振動(dòng)故障監測、工程地質(zhì)、地震監測、高層建筑和大型結構的振動(dòng)、模態(tài)分析、交通橋梁、科研、教學(xué)領(lǐng)域的振動(dòng)速度均有著(zhù)廣泛的應用和測量前景。