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TM0782A壓電式加速度傳感器的基本工作原理

更新時間:2025-01-09   點擊次數(shù):59次
  TM0782A壓電式加速度傳感器的基本工作原理是基于某些晶體材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應。當這些晶體材料受到外力作用時,其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,并在兩個相對表面上產(chǎn)生符號相反的電荷。這種電荷的產(chǎn)生與外力成正比,因此通過測量這些電荷的變化,可以間接地測量出加速度的大小。
 
  壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)通常包括質(zhì)量塊、壓電元件和預緊彈簧系統(tǒng)。其中,質(zhì)量塊用于感應外界加速度,壓電元件則將質(zhì)量塊的位移轉(zhuǎn)化為電荷信號。預緊彈簧系統(tǒng)則用于確保壓電元件在受力時能夠正常工作。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同,可分為壓縮型、剪切型和環(huán)形剪切型等多種類型。
 
  壓縮型壓電加速度傳感器具有高機械強度和高共振頻率,適用于沖擊測試等各種測量要求。剪切型壓電加速度傳感器不易受到溫度變化產(chǎn)生的熱電氣影響,具有較高的穩(wěn)定性。環(huán)形剪切型壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)簡單,能做成極小型、高共振頻率的加速度計,但較高的工作溫度會受到限制。
 
  TM0782A壓電式加速度傳感器的特性曲線對于理解其性能至關(guān)重要。其使用上限頻率取決于幅頻曲線中的共振頻率。一般來說,小阻尼的壓電式加速度傳感器,若其上限頻率取為共振頻率的1/3,便可保證幅值誤差低于1dB;若取為共振頻率的1/5,則可保證幅值誤差小于0.5dB,相移小于30°。然而,實際使用時由于固定方法的不同,共振頻率和使用上限頻率都會有所下降。
 
  靈敏度是壓電式加速度傳感器的一個重要指標。壓電加速度計屬發(fā)電型傳感器,可把它看成電壓源或電荷源,故靈敏度有電壓靈敏度和電荷靈敏度兩種表示方法。前者是加速度計輸出電壓(mV)與所承受加速度之比;后者是加速度計輸出電荷與所承受加速度之比。對給定的壓電材料而言,靈敏度隨質(zhì)量塊的增大或壓電元件的增多而增大。一般來說,加速度計尺寸越大,其固有頻率越低。
 
  TM0782A壓電式加速度傳感器在實際應用中需要配備合適的前置放大器。由于壓電元件受力后產(chǎn)生的電荷量微弱,這電荷使壓電元件邊界和接在邊界上的導體充電到電壓U=q/Ca(這里Ca是加速度計的內(nèi)電容)。要測定這樣微弱的電荷(或電壓)的關(guān)鍵是防止導線、測量電路和加速度計本身的電荷泄漏。因此,壓電加速度計所用的前置放大器應具有超高的輸入阻抗,把泄漏減少到測量準確度所要求的限度以內(nèi)。
TM0782A壓電式加速度傳感器

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