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壓電傳感器應用舉例——壓電式加速傳感器

   2019-10-16 十二148
核心提示:用于測量加速度的傳感器種類很多,和其他類型的傳感器相比較,用壓電式傳感器測量加速度具有一系列優點:體積小、重量輕、堅實牢固、振動頻率高(頻率范圍約0.3~10kHz)、加速度的測量范圍大(加速度為10-5~10-4g,g為重力加速度,取9.8m/s2)、工作溫度范圍寬等。
 壓電式壓力傳感器

  壓電式壓力傳感器的結構很多,可以適用各種不同要求的場所;但其工作原理相同,如圖10-17所示結構形式的壓電式壓力傳感器是常見的一種。

轉換64

 當力F作用于膜片時,壓電元件的上下表面產生點和,由前面介紹可知,電荷量與作用力F成正比,即q=d11F。根據物理學知識知道,F=pS,S為壓電元件受力面積,p為壓力,于是壓電傳感器輸出的電荷與輸入壓力p也成正比,然后將產生的電荷由引線插件輸出給電荷或電壓放大器。經過歸一化處理就可以直接從儀表上讀出壓力的大小

壓電式加速度傳感器

  用于測量加速度的傳感器種類很多,和其他類型的傳感器相比較,用壓電式傳感器測量加速度具有一系列優點:體積小、重量輕、堅實牢固、振動頻率高(頻率范圍約0.3~10kHz)、加速度的測量范圍大(加速度為10-5~10-4g,g為重力加速度,取9.8m/s2)、工作溫度范圍寬等。下面介紹一種如圖10-18所示的壓電式加速度傳感器的結構原理。

轉換65

 壓電元件置于基座上,其上面加一塊重物,用彈簧片將壓電元件壓緊,測量加速度時,由于被測物件與傳感器固定在同一體上,因此,壓電元件也受加速度的作用,此時慣性質量產生一個與加速度呈正比的慣性力F作用于壓電元件,因為產生電荷q。因為F=ma(m為重物質量,a為加速度),當傳感器選定后,m為常數,所以傳感器輸出電荷為q=dij F=dijma 與加速度a成正比。

 因為壓電傳感器的輸出電壓為U=q/C,若傳感器中電容量C不變,那么U=dijma/C,因此,可以用電壓值表示測量的加速度。

 
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