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用加速度傳感器概況加速度檢測是基于測試儀器檢測質量敏感加速度產生慣性力的測量，是一種全自主的慣性測量，加速度檢測廣泛應用于航天、航空和航海的慣性導航系統及運載武器的制導系統中，在振動試驗、地震監測、爆破工程、地基測量、地礦勘測等領域也有廣泛的應用。

 

    測量加速度，目前主要是通過加速度傳感器（俗稱加速度計），并配以適當的檢測電路進行的，在(1～64)Hz的設備頻率下典型的加速度測量范圍為(0．1～10)g。加速度傳感器的種類繁多，依據對加速度計內檢測質量所產生的慣性力的檢測方式來分，加速度計可分為壓電式、壓阻式、應變式、電容式、振梁式、磁電感應式、隧道電流式、熱電式等；按檢測質量的支承方式來分，則可分為懸臂梁式、擺式、折疊梁式、簡支承梁式等。

 

    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構形式。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量一定的情況下與加速度值成正比。

 

    當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，壓電晶體受力后產生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。經過簡化后的方程為：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――傳感器的敏感質量。a――所受的振動加速度值。

 

    壓電式加速度傳感器構成元件

 

    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的前置放大器壓電元件受力后產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體充電到電壓U=q/Ca（這里Ca是加速度計的內電容）。

 

    要測定這樣微弱的電荷（或電壓）的關鍵是防止導線、測量電路和加速度計本身的電荷泄漏。換句話講，壓電加速度計所用的前置放大器應具有極高的輸入阻抗，把泄漏減少到測量準確度所要求的限度以內。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，其電路比較簡單，但輸出受連接電纜對地電容的影響，適用于一般振動測量。