压电式振动传感器是实验机振动测试常用的传感器之一。相应规范提出了振动加速度丈量传感器改装请求,但是常常由于对其中的概念了解不透,形成一些不合理的装置方式,在一定水平上影响了测试精度。
要正确了解和贯彻规范请求,必需理解有关背景学问,如传感器的测试原理、结构和根本特性等方面。
一些介质在沿一定方向上施加机械压力而产生变形时,其内部会产生极化现象,同时其外表产生电荷,当外力去掉以后,资料内部的电场和外表电荷也随之消逝,这种特性称为压电效应。压电式振动传感器是应用这一特性,把基体感遭到的机械振动转化为电能量输出。
典型压电式振动传感器的根本结构
压电式振动传感器的典型构造
压电晶体被压紧在质量块和基体之间,当加速度计感受振动时,质量块施加一个振动力于压电晶体上,压电晶体中产生可变电势。经过恰当的设计,能够保证在一定的频率范围内输入加速度与输出电势成比例。
压电式振动传感器的特性
频率响应
Mm是压在敏感元件上的质量块的质量;Mb是加速度计基体及壳体的质量;K是Mm与Mb间的系统的等效刚度。这一系统的自然频率为:
fo=fm式中fm为质量Mm在弹簧K上的自然频率。
压电式振动传感器可以准确地检测宽范围的动态加速度,因而能够用来丈量瞬态冲击过程外, 还可用来丈量正弦振动和随机振动。但是,压电式振动传感器不适用于稳态丈量的场所,例如地球引力、惯性制导或诸如发起机加速度及制动等迟缓变化的瞬态过程。
灵活度
加速度计的灵活度定义为电输出与机械输入之比。从传感器构造可知,灵活度是有方向性的。由于传感器的制造误差,其 灵活度方向与几何轴不分歧, 灵活度矢量可合成成轴向灵活度和横向灵活度两局部。
真正代表压电式振动传感器灵活度的是电荷灵活度,它不受传感器内部电容变化和电缆长度变化的影响,只取决于压电资料的压电常数,普通电荷灵活度每年降落小于1%。
压电式振动传感器本质上是固态器件,它们十分巩固和耐用,在误用的状况下普通也不会惹起损坏。在传感器内部,没有调整部件,增加了传感器的牢靠性和可反复性,可以用于极端恶劣的环境下。