EN060 壓電式加速度傳感器工作原理

傳感器敏感件采用 P5 壓電陶瓷晶體，晶體材料在承受一定方向的應

力變形時，其極化面會產生與應力相應的電荷。
則有：         Q= d F
  其中 Q 為電荷量，d 為壓電晶體的壓電常數，F 為作用力
我們一般在晶體上加一慣性質量，則根據牛頓第二定律                           F=ma
其中 m 為質量，a 為加速度
   將此公式帶入上式，在晶體的兩端即可得到與加速度成正比的電荷
量，這就實現了加速度的測量。
   為提高環境性能，上大都使用*的剪切敏感原理，該產品也
使用了剪切原理。
  壓電敏感件在承受外力時就產生電荷，當壓電元件電極表面聚集電荷
時，它又相當于一個以壓電材料為電介質的電容器。其電路如下：
式中：Q-----電荷
                                      C -----電容
                                      Ra----漏電阻
根據以上等效電路，其輸出是無源的電荷量。壓電敏感件的內阻很
高，且信號微弱，因此，一般不能直接顯示和記錄，需經過二次儀表進
行阻抗變換與放大。我們在傳感器里采用的 IEPE 電荷放大器前置電路，
該電路是一種輸出電壓與輸入電荷成正比的放大器。根據上述電路等效
為一個電容和一個電荷源。因此電荷放大器實際上是一個具有深度負反
饋的高增益運放。其等效電路如下：

 Q——電荷源
C1——敏感件電容
C2——放大器反饋電容
R——放大器反饋電阻
A——運放的開環增益
為防止傳感器在實際現場測量時地回路干擾，我們在其內部對敏感
件及電路進行了隔離懸浮處理，這樣，傳感器的外殼僅是一個屏蔽外殼
直接接地回路，從結構設計上保證減少地回路影響。
由于二線制負恒電流電壓源供電，其輸出是一帶負直流偏置的交流
動態信號，其直流偏置電壓為-10 ~ -12VDC，這樣在不感受振動加速度 時傳感器亦應有-10 ~ -12VDC的直流電壓(零點輸出)，以此為參考點，其 交流輸出幅度為±5Vp，頻響低端實測可至 0.3Hz，對應靈敏度 500mv/g。

EN060 壓電式加速度傳感器工作原理