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    壓電加速度傳感器的應用和發(fā)展趨勢

    • 發(fā)布時(shí)間:2022-05-11 13:14
    • 訪(fǎng)問(wèn)量:

    壓電加速度傳感器的應用和發(fā)展趨勢

    • 發(fā)布時(shí)間:2022-05-11 13:14
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    一、壓電加速度傳感器的應用

     

    壓電式加速度傳感器又稱(chēng)壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應,在加速度計受振時(shí),質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動(dòng)頻率遠低于加速度計的固有頻率時(shí),則力的變化與被測加速度成正比。

     

    常用的壓電式加速度計的結構形式如下圖所示。

     

    壓電加速度傳感器的應用和發(fā)展趨勢

     

    圖中:S是彈簧,M是質(zhì)塊,B是基座,P是壓電元件,R是夾持環(huán)。圖a是中央安裝壓縮型,壓電元件—質(zhì)量塊—彈簧系統裝在圓形中心支柱上,支柱與基座連接。這種結構有高的共振頻率。然而基座B與測試對象連接時(shí),如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外,測試對象和環(huán)境溫度變化將影響壓電元件,并使預緊力發(fā)生變化,易引起溫度漂移。圖b為環(huán)形剪切型,結構簡(jiǎn)單,能做成極小型、高共振頻率的加速度計,環(huán)形質(zhì)量塊粘到裝在中心支柱上的環(huán)形壓電元件上。由于粘結劑會(huì )隨溫度增高而變軟,因此最高工作溫度受到限制。圖c為三角剪切形,壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計感受軸向振動(dòng)時(shí),壓電元件承受切應力。這種結構對底座變形和溫度變化有極好的隔離作用,有較高的共振頻率和良好的線(xiàn)性。

     

    壓電式加速度傳感器的實(shí)際應用:目前最新IBM Thinkpad手提電腦里就內置了加速度傳感器,能夠動(dòng)態(tài)的監測出筆記本在使用中的振動(dòng),并根據這些振動(dòng)數據,系統會(huì )智能的選擇關(guān)閉硬盤(pán)還是讓其繼續運行,這樣可以最大程度的保護由于振

    動(dòng),比如顛簸的工作環(huán)境,或者不小心摔了電腦做造成的硬盤(pán)損害,最大程度的保護里面的數據。另外一個(gè)用處就是目前用的數碼相機和攝像機里,也有加速度傳感器,用來(lái)檢測拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng),并根據這些振動(dòng),自動(dòng)調節相機的聚焦。概括起來(lái),加速度傳感器可應用在控制,手柄振動(dòng)和搖晃,儀器儀表,汽車(chē)制動(dòng)啟動(dòng)檢測,地震檢測,報警系統,玩具,結構物、環(huán)境監視,工程測振、地質(zhì)勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動(dòng)測試與分析;鼠標,高層建筑結構動(dòng)態(tài)特性和安全保衛振動(dòng)偵察上。

     

    二、壓電加速度傳感器的發(fā)展趨勢:

     

    當今世界各國壓電加速度傳感器的研究領(lǐng)域十分廣泛,歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)趨勢。

     

    1.小型化

    小型化會(huì )帶來(lái)很多好處,重量輕、體積小、分辨率高,便于安裝在很小的地方對周?chē)骷绊懶?,也利于微型儀器、儀表的配套使用。

     

    2.集成化

    壓力傳感器已經(jīng)越來(lái)越多的與其它測量用傳感器集成以形成測量和控制系統,集成系統在過(guò)程控制和工廠(chǎng)自動(dòng)化中可以提高操作速度和效率。

     

    3.智能化

    由于集成化的出現,在集成電路中可添加一些微處理器,使得傳感器具有自動(dòng)補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。

     

    4.系統化

    單一化產(chǎn)品在市場(chǎng)上沒(méi)有大的競爭力。市場(chǎng)風(fēng)云突變,一旦失去市場(chǎng),發(fā)展則停滯不前,經(jīng)濟效益差,資金浪費大,產(chǎn)品成本高。

     

    5.標準化

    傳感器的設計與制造已經(jīng)形成了一定的行業(yè)標準。如IEC、ISO國際標準,美國的ANSIC、ANSC、MIL-T和ASTME標準,日本JIS標準,法國DIN標準。

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