典型壓電式振動傳感器的基本構造
壓電式振動傳感器的典型結構如圖2所示。
壓電晶體被壓緊在質量塊和基體之間,當加速度計感受振動時,質量塊施加一個振動力于壓電晶體上,壓電晶體中產生可變電勢。通過適當的設計,可以保證在一定的頻率范圍內輸入加速度與輸出電勢成比例。
1.3 壓電式振動傳感器的特性
1.3.1 頻率響應
Mm是壓在敏感元件上的質量塊的質量;Mb是加速度計基體及殼體的質量;K是Mm與Mb間的系統的等效剛度。這一系統的自然頻率為:
fo=fm
式中fm為質量Mm在彈簧K上的自然頻率。
根據振動理論:fm= 。
假設加速度計剛性安裝在比它重的多的結構上,此時Mm/Mb→0,fo→fm。從而得到加速度計的上限響應頻率為fm。
邁確Metrix振動傳感器能夠地檢測寬范圍的動態加速度,因此可以用來測量瞬態沖擊過程外, 還可用來測量正弦振動和隨機振動。但是,壓電式振動傳感器不適用于穩態測量的場合,例如地球引力、慣性制導或諸如發動機加速度及制動等緩慢變化的瞬態過程。
1.3.2 靈敏度
加速度計的靈敏度定義為電輸出與機械輸入之比。從傳感器結構可知,靈敏度是有方向性的。由于傳感器的制造誤差,其最大靈敏度方向與幾何軸不一致,最大靈敏度矢量可分解成軸向靈敏度和橫向靈敏度兩部分。
真正代表壓電式振動傳感器靈敏度的是電荷靈敏度,它不受傳感器內部電容變化和電纜長度變化的影響,只取決于壓電材料的壓電常數,一般電荷靈敏度每年下降小于1%。
壓電式振動傳感器實質上是固態器件,它們非常堅固和耐用,在誤用的情況下一般也不會引起損壞。在傳感器內部,沒有調整部件,增加了邁確Metrix振動傳感器的可靠性和可重復性,能夠用于極其惡劣的環境下。
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