压电式加速度传感器幅频特性

    压电式加速度传感器幅频特性

 

    压电式加速度传感器及其应用加速度传感器概况加速度检测是基于测试仪器检测质量敏感加速度产生惯性力的测量，是一种全自主的惯性测量，加速度检测广泛应用于航天、航空和航海的惯性导航系统及运载武器的制导系统中，在振动试验、地震监测、爆破工程、地基测量、地矿勘测等领域也有广泛的应用。

 

    测量加速度，目前主要是通过加速度传感器（俗称加速度计），并配以适当的检测电路进行的，在(1～64)Hz的设备频率下典型的加速度测量范围为(0．1～10)g。加速度传感器的种类繁多，依据对加速度计内检测质量所产生的惯性力的检测方式来分，加速度计可分为压电式、压阻式、应变式、电容式、振梁式、磁电感应式、隧道电流式、热电式等；按检测质量的支承方式来分，则可分为悬臂梁式、摆式、折叠梁式、简支承梁式等。

 

    压电式加速度传感器原理压电加速度传感器，采用剪切和中心压缩结构形式。其原理利用压电晶体的电荷输出与所受的力成正比，而所受的力在敏感质量一定的情况下与加速度值成正比。

 

    当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，压电晶体受力后产生的电荷量与所感受到的加速度值成正比。经过简化后的方程为：Q＝dij﹒F=dij﹒M﹒a?Q――压电晶体输出的电荷dij――压电晶体的二阶压电张量。M――传感器的敏感质量。a――所受的振动加速度值。

 

    压电式加速度传感器构成元件

 

    压电式加速度传感器幅频特性压电式加速度传感器幅频特性压电式加速度传感器的灵敏度压电加速度计的前置放大器压电元件受力后产生的电荷量极其微弱，这电荷使压电元件边界和接在边界上的导体充电到电压U=q/Ca（这里Ca是加速度计的内电容）。

 

    要测定这样微弱的电荷（或电压）的关键是防止导线、测量电路和加速度计本身的电荷泄漏。换句话讲，压电加速度计所用的前置放大器应具有极高的输入阻抗，把泄漏减少到测量准确度所要求的限度以内。压电式传感器的前置放大器有：电压放大器和电荷放大器。所用电压放大器就是高输入阻抗的比例放大?器，其电路比较简单，但输出受连接电缆对地电容的影响，适用于一般振动测量。