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时间:2018-01-22 14:42 标签:原理(11)传感器(5)

空压机压电式加速度传感器原理

a.空压机压电式加速度传感器工作原理

压电片上加有质量块及弹簧,当传感器承受振动时,压 电片受质量块产生的加速度力的作用,根踞牛顿第二定律,此力是质量和加速度的函 数,即F=ma。

由于压电片产生的电荷与外力成正比,因而压电传感器的输出电荷与被测振动的加速度成正比。

b.空压机压电式加速度传感器结构

国内生产的一种加速度传感器。压电片应置在基座上,上面为惯性质量组件,用弹簧片把压电片压紧。

压电式加速度传感器

具有压电效应的物质很多,天然的有石英、电气石等,入工的有酒石酸钾钠、磷酸铵 等某些盐类,近年来还制成了多品陶,如钛酸钡、锆钛酸铅等。

现以石英来阀明压电现象,石英是六边体系,棱柱为其基本组织。

它有三根主轴线:纵轴线Z称为光轴; 穿过棱杉楼角并乘直于光轴的X轴线称为电轴; 垂直于棱面的Y轴线称为空压机轴。

我们切制出一个平行六面体,使它的晶面分别平行X、Y和Z轴。

当沿X轴向加力受力表面产生电荷,电荷的极性与加力的方向有关,加力反向时, 电荷极性相反时,称为纵向压电效应。

当沿Z轴向加力时,不论力的大小和方向如何,均不产生电荷。

在外力作用下,晶面产生电荷的多少常用极化强度J来表示,极化强度是指压电晶 体片表面上的电荷密度,极化强度与品体的变形成正比,在弹性极限内也就与压强P。

根据极化强度的定义,表面上所产生的电荷 纵向压电效应使晶面产生的电荷量与外力成正比,所与晶体的尺寸关。

沿Y轴向施加外力p,则极化强度精向作电系数,A,一P,力作用面的面积。在AX面上产生的电荷q 式中a,b-晶体片的尺寸。

此时的电荷量不但与作用力的大小有关。而且与尺寸有关当品体的尺寸确定后,它 也与外力成正比。

对于同一外力、同一尺寸的晶片,从不同的方 向加力,其电荷值的大小是不一样的,因而它的输出灵敏度也将不一样。

在压电品体制成的传感器中,晶片的两边各放有一个极板,受力后一个极板上聚集 正电荷,另一个极板为负电荷。

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