壓電式加速度傳感器的傳感元件為壓電晶體。
壓電加速度計的工作原理是沿壓電晶體的極化方向施加一外力使其變形,則壓電晶體內部發生極化,受力的兩端面出現極性相反的電荷,若撤去外力則壓電晶體恢復到初始狀態,這就是正壓電效應。
壓電式加速度傳感器就是利用了壓電晶體的正壓電效應,將機械能轉換為電能從而實現對振動加速度信號的測量。
壓電式加速度傳感器常見的結構形式有中心壓縮式、環形剪切式、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量,只考慮膠層的阻尼系數,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。
壓電加速度計
壓電式加速度傳感器的振動方程為mx2+cx1+kx=F(t)
方程式中:
m為壓電晶體的質量kg
c為膠層的阻尼系數N·s/m
k為壓電晶體的剛度系數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。
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