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時間:2018-01-22 14:42 標簽:原理(11)傳感器(5)

空壓機壓電式加速度傳感器原理

a.空壓機壓電式加速度傳感器工作原理

壓電片上加有質量塊及彈簧,當傳感器承受振動時,壓 電片受質量塊產生的加速度力的作用,根踞牛頓第二定律,此力是質量和加速度的函 數,即F=ma。

由于壓電片產生的電荷與外力成正比,因而壓電傳感器的輸出電荷與被測振動的加速度成正比。

b.空壓機壓電式加速度傳感器結構

國內生產的一種加速度傳感器。壓電片應置在基座上,上面為慣性質量組件,用彈簧片把壓電片壓緊。

壓電式加速度傳感器

具有壓電效應的物質很多,天然的有石英、電氣石等,入工的有酒石酸鉀鈉、磷酸銨 等某些鹽類,近年來還制成了多品陶,如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。

現以石英來閥明壓電現象,石英是六邊體系,棱柱為其基本組織。

它有三根主軸線:縱軸線Z稱為光軸; 穿過棱杉樓角并乘直于光軸的X軸線稱為電軸; 垂直于棱面的Y軸線稱為空壓機軸。

我們切制出一個平行六面體,使它的晶面分別平行X、Y和Z軸。

當沿X軸向加力受力表面產生電荷,電荷的極性與加力的方向有關,加力反向時, 電荷極性相反時,稱為縱向壓電效應。

當沿Z軸向加力時,不論力的大小和方向如何,均不產生電荷。

在外力作用下,晶面產生電荷的多少常用極化強度J來表示,極化強度是指壓電晶 體片表面上的電荷密度,極化強度與品體的變形成正比,在彈性極限內也就與壓強P。

根據極化強度的定義,表面上所產生的電荷 縱向壓電效應使晶面產生的電荷量與外力成正比,所與晶體的尺寸關。

沿Y軸向施加外力p,則極化強度精向作電系數,A,一P,力作用面的面積。在AX面上產生的電荷q 式中a,b-晶體片的尺寸。

此時的電荷量不但與作用力的大小有關。而且與尺寸有關當品體的尺寸確定后,它 也與外力成正比。

對于同一外力、同一尺寸的晶片,從不同的方 向加力,其電荷值的大小是不一樣的,因而它的輸出靈敏度也將不一樣。

在壓電品體制成的傳感器中,晶片的兩邊各放有一個極板,受力后一個極板上聚集 正電荷,另一個極板為負電荷。

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