压电式加速度传感器的工作原理_压电式加速度传感器的结构

压电式加速度传感器的工作原理

压电式加速度传感器的传感元件为压电晶体。若沿压电晶体的极化方向施加一外力使其变形，则压电晶体内部发生极化，受力的两端面出现极性相反的电荷，若撤去外力，则压电晶体恢复到初始状态，这就是正压电效应。若沿压电晶体的极化方向施加一电场，则压电晶体出现变形，若撤去电场，则压电晶体恢复到初始状态，这就是逆压电效应。压电式加速度传感器就是利用了压电晶体的正压电效应，将机械能转换为电能，从而实现对振动加速度信号的测量。

压电式加速度传感器常见的结构形式有中心压缩式、环形剪切式、三角剪切式。测量被测对象振动大小时，需选择测点并将加速度传感器安装牢靠。将压电式加速度传感器的压电晶体看做理想弹性体，忽略压电晶体与壳体之间连接胶层的质量，只考虑胶层的阻尼系数，并将压电式加速度传感器一端简化为自由端、一端简化为固定端，则可得到其工作时的力学简化模型，力学简化模型如图1所示。压电式加速度传感器的振动方程为mx2+cx1+kx=F（t）

式中： m为压电晶体的质量kg；c为胶层的阻尼系数N·s /m；k为压电晶体的刚度系数N/m；x为压电晶体的位移m；x1为压电晶体的速度m/s；x2为压电晶体的加速度m/s2；F（t）为作用于压电式加速度传感器的外力N。

压电式加速度传感器的结构

压电式加速度传感器的结构型犬有压缩型、剪切型和弯曲型三种，图11—5为压缩型加速度计结构示意图。其敏感元件是压电晶体片4，晶体片上压一个质量块3，用一个刚度较大的弹簧2对这个质量块施加一个预紧力，并将它们绽在一个带有厚的基座6的金属外壳1内。当加速度计安装在被测扳动物体上而随之板动时，质量块就产生一个正比于振动加速度的力作用在压电晶体片上，根据正压电效应，在晶体片两相对的表川上就产生交变的电材，共大小与作用力成正比，田质量块的质量固定不变，所以晶体片上的电荷与扳动加速度成正比.