壓電式加速度傳感器幅頻特性

 

    壓電式加速度傳感器及其應(yīng)用加速度傳感器概況加速度檢測(cè)是基于測(cè)試儀器檢測(cè)質(zhì)量敏感加速度產(chǎn)生慣性力的測(cè)量，是一種全自主的慣性測(cè)量，加速度檢測(cè)廣泛應(yīng)用于航天、航空和航海的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及運(yùn)載武器的制導(dǎo)系統(tǒng)中，在振動(dòng)試驗(yàn)、地震監(jiān)測(cè)、爆破工程、地基測(cè)量、地礦勘測(cè)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

 

    測(cè)量加速度，目前主要是通過加速度傳感器（俗稱加速度計(jì)），并配以適當(dāng)?shù)臋z測(cè)電路進(jìn)行的，在(1～64)Hz的設(shè)備頻率下典型的加速度測(cè)量范圍為(0．1～10)g。加速度傳感器的種類繁多，依據(jù)對(duì)加速度計(jì)內(nèi)檢測(cè)質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力的檢測(cè)方式來分，加速度計(jì)可分為壓電式、壓阻式、應(yīng)變式、電容式、振梁式、磁電感應(yīng)式、隧道電流式、熱電式等；按檢測(cè)質(zhì)量的支承方式來分，則可分為懸臂梁式、擺式、折疊梁式、簡(jiǎn)支承梁式等。

 

    壓電式加速度傳感器原理壓電加速度傳感器，采用剪切和中心壓縮結(jié)構(gòu)形式。其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質(zhì)量一定的情況下與加速度值成正比。

 

    當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，壓電晶體受力后產(chǎn)生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。經(jīng)過簡(jiǎn)化后的方程為：Q＝dij﹒F=dij﹒M﹒a?Q――壓電晶體輸出的電荷dij――壓電晶體的二階壓電張量。M――傳感器的敏感質(zhì)量。a――所受的振動(dòng)加速度值。

 

    壓電式加速度傳感器構(gòu)成元件

 

    壓電式加速度傳感器幅頻特性壓電式加速度傳感器幅頻特性壓電式加速度傳感器的靈敏度壓電加速度計(jì)的前置放大器壓電元件受力后產(chǎn)生的電荷量極其微弱，這電荷使壓電元件邊界和接在邊界上的導(dǎo)體充電到電壓U=q/Ca（這里Ca是加速度計(jì)的內(nèi)電容）。

 

    要測(cè)定這樣微弱的電荷（或電壓）的關(guān)鍵是防止導(dǎo)線、測(cè)量電路和加速度計(jì)本身的電荷泄漏。換句話講，壓電加速度計(jì)所用的前置放大器應(yīng)具有極高的輸入阻抗，把泄漏減少到測(cè)量準(zhǔn)確度所要求的限度以內(nèi)。壓電式傳感器的前置放大器有：電壓放大器和電荷放大器。所用電壓放大器就是高輸入阻抗的比例放大?器，其電路比較簡(jiǎn)單，但輸出受連接電纜對(duì)地電容的影響，適用于一般振動(dòng)測(cè)量。