一种新型四维加速度传感器研究.pdfVIP

48 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 2014年 第33卷 第3期 一 种新型四维加速度传感器研究 李 敏，刘 俊，吕华溢，秦 岚 (重庆大学 光 电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030) 摘 要：针对高档数控机床动态振动特性的健康监测需要，提出并研究了一种单惯性质量块 的压电式四 维加速度传感器。介绍了传感器的结构和工作原理，推导了其数学模型，运用ANSYS有限元软件对传感 器的静态灵敏度 、维间耦合和动态固有频率、维间耦合等特性进行了仿真研究。研究结果表明：该 四维加 速度传感器能够实现四维加速度的传感 ，线性度好 、刚度高、理论固有频率大于25kHz，无静态维间耦合， 低动态维间耦合，满足传感器的设计 目标。 关键词：四维；加速度传感器；压电原理 中图分类号：R318 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2014)03-0048-04 Research ofanew typefour·dimensionalacceleration sensor LIMin，LIUJun，LUHua—yi，QINLan (KeyLaboratoryofOptoelectronicTechnologySystem，MinistryofEducation，ChongqingUniversity， Chongqing400030，China) Abstract：Aiming atneed ofhealth monitoring on dynamic vibration characteristics ofhigh grade digitally controlledmachinetools，asingleinertialmasspiezoelectricfour-dimensionalaccelerationsensorisputforward． Structureandworkingprincipleoffour—dimensionalaccelerationsensorareintroduced，anditsmathematicmodelis derived，and use ANSYS finite elementsoftwaretocarry outsimulation study on static sensitivity，dimension couplinganddynamicnaturalfrequency，dimensioncoupling．Researchresultsshow thatthesensorcanrealize sensingoffour—dimensionalacceleration，ithasgoodlinearity，highrigidity，and theoreticalnatural rfequency is morethan25kHz，nostaticcrossdimensioncouplingandlow dimensioncoupling，whichcansatisfydesigntarget ofsensor． Keywords：fourdimensional；accelerationsensor；piezoelectricprinciple 0 引 言 速度传感器的输出得到多维加速度。 多维加速度传感技术是实现物体空间运动相对于参考 I类传感方案的应用集中在一体化三维加速度传感器 惯性坐标系的加速度传感和测量的多维运动传感技术，在 和基于微机械技术的三，六维加速度传感器方面的探索研 机器人控制系统、互动娱乐设备、军事和航天航空等领域中 究，包括弹性体应变型 j、静电悬浮型。。