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，則壓電晶體內部發(fā)生極化，受力的兩端面出現極性相反的電荷，若撤去外力，則壓電晶體恢復到初始狀態(tài)，這就是正壓電效應。若沿壓電晶體的極化方向施加一電場(chǎng)，則壓電晶體出現變形，若撤去電場(chǎng)，則壓電晶體恢復到初始狀態(tài)，這就是逆壓電效應。壓電式加速度傳感器就是利用了壓電晶體的正壓電效應，將機械能轉換為電能，從而實(shí)現對振動(dòng)加速度信號的測量。
壓電式加速度傳感器常見(jiàn)的結構形式有中心壓縮式、環(huán)形剪切式、三角剪切式。測量被測對象振動(dòng)大小時(shí)，需選擇測點(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，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)的力學(xué)簡(jiǎn)化模型，力學(xué)簡(jiǎn)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N·s /m；k為壓電晶體的剛度系數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。
