压电加速度计结构与其输出灵敏度的关系.pdfVIP

维普资讯 冒与Sgina系lProce统ss＆System 压电加淑 摘要：在对压电加速度计输出灵敏度的检测中，我们发现中心压缩式结构压电加速度计的输出灵敏度会 随着时间的推移有上下波动的现象，而在剪切型结构的压电加速度计中，它的输出灵敏度变化相对要小 得多。围绕这一现象，我们展开了理论分析和数据测试，供讨论。 关键词：中心压缩、剪切、压电陶瓷、压 电加速度计。 中图分类号：TP212．12 文献标识码：A 文章编号：1OO6—883X(2005)05-0026-004 包绍明 困 等 一 、 引言 在对中心压缩式结构的压电加速度计进行检测时，我们发现它的输出灵敏度会随着时间的推移产生上下 波动，而剪切式结构的压电加速度计的输出灵敏度随时间的变化却要小得多。就此现象，我们从它们的结构 差异、压电陶瓷片的感受面不同等方面进行了分析和检测。 二、结构分析 众所周知，用于振动检测的传统压电加速度计可分为压缩式和剪切型。压缩式压电加速度计主要有中心 压缩式 (图1)和倒装中心压缩式 (图2)，而剪切式压电速度计则有环形剪切 (图3)、平面剪切 (图4)、 三角剪切 (图5)等类型。压缩式压电加速度计的特点是：机械加工简单，装配方便，输出灵敏度较高，成 本和售价低，相对来说，剪切式压电加速度计的机械]／nT和装配则比较复杂，但由于技术性含量高，其成本 和售价也较高。 在进行振动检测时，现场工作人员关心的是拾取被检信号的准确性，这就要求作为一次仪表的压电加速 度计的一些性能指标如横向灵敏度、温度瞬变灵敏度、声灵敏然度、磁灵敏度、基座应变灵敏度等要小。 压缩式压电加速度计的敏感元件 (压电系数为 )是直接安放在传感器的底座上面的，由于是面与面 的接触，所以其能强烈的感受到来 自被测对象的振动量，同时也包括一些干扰信号。此外，装配时产生的误 差以及长时间的使用或承受较大量级的振动后，紧固压电陶瓷片和质量块的预紧螺母与螺丝之间产生的松动 (因所处空间和结构的原因，螺母与螺丝之间不可能增加保 险丝或保险栓，更不可能在它们之间涂上容易老化的胶粘 剂)，还有因预紧螺母 自身平面的垂直度不好而导致的整个压 电陶瓷片工作面与加速度计底座的接触不理想、不可靠，都 会带来性能与测试的误差。 而剪切式的敏感元件是以线的形式垂直的固定在传感器 的底座上 (压电系数为 )，且与传感器的底座完全隔离， 因此其不会直接感受被测对象的振动量：加之紧固压电陶瓷 片和质量块的并不是预紧螺母与螺丝，所以剪切式压电加速 度计的横向灵敏度和各项环境灵敏度要比压缩式要小得多。 维普资讯 SignalProcess System 式传递给剪切式压 电加 速度计的，显而易见，后 者大大优于前者。但是， 如果我们在中心压缩式 压 电陶瓷片的制备过程 中，采取纳米技术：在对