壓電式加速度傳感器:原理、結(jié)構(gòu)與選型指南_第1頁
壓電式加速度傳感器:原理、結(jié)構(gòu)與選型指南_第2頁
壓電式加速度傳感器:原理、結(jié)構(gòu)與選型指南_第3頁
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壓電式加速度傳感器基于壓電效應(yīng),通過質(zhì)量塊的慣性力作用于壓電元件產(chǎn)生電荷信號,實現(xiàn)加速度的機(jī)電轉(zhuǎn)換。1、工作原理與核心機(jī)制壓電式加速度傳感器的核心原理是利用壓電材料,將機(jī)械振動轉(zhuǎn)化為電信號。具體過程可分為三個關(guān)鍵環(huán)節(jié):慣性力傳遞:當(dāng)傳感器基座與被測物體同步振動時,內(nèi)部質(zhì)量塊因慣性產(chǎn)生與加速度成正比的慣性力F=m×a壓電轉(zhuǎn)換:該慣性力通過預(yù)壓彈簧傳遞到壓電元件(如石英晶石或壓電陶瓷),使其發(fā)生機(jī)械形變。根據(jù)正壓電效應(yīng),壓電元件表面產(chǎn)生電荷量Q=dij×F信號輸出:產(chǎn)生的電荷經(jīng)高輸入阻抗前置放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號,最終輸出與加速度成正比的電信號。2、壓電效應(yīng)某些晶體在一定方向上受力變形時,其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷。當(dāng)外力去除后,又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。3、固定方式傳感器的安裝方式會直接影響其測量精度和動態(tài)響應(yīng)特性,不同的安裝方式適用于不同的測量場景。常見的安裝方式有螺紋安裝、粘接安裝、磁吸安裝、手持探針安裝等。螺紋安裝:螺紋安裝是一種較為牢固和可靠的安裝方式,能夠確保傳感器與被測量物體之間的良好耦合,減少安裝間隙對測量結(jié)果的影響。粘接安裝:粘接安裝是通過專用的粘接劑將傳感器固定在被測量物體表面,這種安裝方式操作簡單、方便快捷,且不會對被測量物體造成損傷,適用于被測量物體表面不允許打孔或安裝空間有限的場合。磁吸安裝:磁吸安裝是利用磁鐵的吸引力將傳感器固定在被測量物體表面,這種安裝方式具有安裝和拆卸方便快捷的優(yōu)點,適用于需要頻繁更換測量位置或被測量物體為磁性材料的場合。但磁吸安裝的穩(wěn)定性和耦合性相對較差,在強(qiáng)振動或高速運(yùn)動的情況下,傳感器容易發(fā)生位移或脫落,因此通常適用于對測量精度要求不高的臨時測量或調(diào)試場合。手持探針安裝:手持探針安裝是通過人工手持探針將傳感器與被測量物體表面接觸進(jìn)行測量,這種安裝方式靈活性高,適用于難以進(jìn)行固定安裝或需要對多個測量點進(jìn)行快速檢測的場合。4、輸出方式壓電式加速度傳感器的輸出方式主要有電荷輸出型和電壓輸出型兩種,在選型時需要根據(jù)后續(xù)測量設(shè)備的類型和需求來選擇合適的輸出方式。電荷輸出型:電荷輸出型傳感器的輸出信號是電荷量,其輸出阻抗較高,通常需要與電荷放大器配合使用,將電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后再進(jìn)行后續(xù)處理。電荷輸出型傳感器具有測量范圍寬、頻率響應(yīng)好、受電纜長度影響小等優(yōu)點,適用于對測量精度和頻率范圍要求較高的場合。電壓輸出型:電壓輸出型傳感器內(nèi)部集成了電荷放大器或電壓放大器,能夠直接輸

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