壓電式加速度傳感器的工作原理

　　壓電式加速度傳感器的傳感元件為壓電晶體。若沿壓電晶體的極化方向施加一外力使其變形，則壓電晶體內(nèi)部發(fā)生極化，受力的兩端面出現(xiàn)極性相反的電荷，若撤去外力，則壓電晶體恢復(fù)到初始狀態(tài)，這就是正壓電效應(yīng)。若沿壓電晶體的極化方向施加一電場，則壓電晶體出現(xiàn)變形，若撤去電場，則壓電晶體恢復(fù)到初始狀態(tài)，這就是逆壓電效應(yīng)。壓電式加速度傳感器就是利用了壓電晶體的正壓電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，從而實現(xiàn)對振動加速度信號的測量。

　　壓電式加速度傳感器常見的結(jié)構(gòu)形式有中心壓縮式、環(huán)形剪切式、三角剪切式。測量被測對象振動大小時，需選擇測點并將加速度傳感器安裝牢靠。將壓電式加速度傳感器的壓電晶體看做理想彈性體，忽略壓電晶體與殼體之間連接膠層的質(zhì)量，只考慮膠層的阻尼系數(shù)，并將壓電式加速度傳感器一端簡化為自由端、一端簡化為固定端，則可得到其工作時的力學(xué)簡化模型，力學(xué)簡化模型如圖1所示。壓電式加速度傳感器的振動方程為mx2+cx1+kx=F（t）

　　式中： m為壓電晶體的質(zhì)量kg；c為膠層的阻尼系數(shù)N·s /m；k為壓電晶體的剛度系數(shù)N/m；x為壓電晶體的位移m；x1為壓電晶體的速度m/s；x2為壓電晶體的加速度m/s2；F（t）為作用于壓電式加速度傳感器的外力N。

　　壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)

　　壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)型犬有壓縮型、剪切型和彎曲型三種，圖11—5為壓縮型加速度計結(jié)構(gòu)示意圖。其敏感元件是壓電晶體片4，晶體片上壓一個質(zhì)量塊3，用一個剛度較大的彈簧2對這個質(zhì)量塊施加一個預(yù)緊力，并將它們綻在一個帶有厚的基座6的金屬外殼1內(nèi)。當(dāng)加速度計安裝在被測扳動物體上而隨之板動時，質(zhì)量塊就產(chǎn)生一個正比于振動加速度的力作用在壓電晶體片上，根據(jù)正壓電效應(yīng)，在晶體片兩相對的表川上就產(chǎn)生交變的電材，共大小與作用力成正比，田質(zhì)量塊的質(zhì)量固定不變，所以晶體片上的電荷與扳動加速度成正比.