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    壓電加速度傳感器的應用和發展趨勢

    • 發布時間:2022-05-11 13:14
    • 訪問量:

    壓電加速度傳感器的應用和發展趨勢

    • 發布時間: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壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質如石英晶體的壓電效應,在加速度計受振時,質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時,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展趨勢

     

    圖中:S是彈簧,M是質塊,B是基座,P是壓電元件,R是夾持環。圖a是中央安裝壓縮型,壓電元件—質量塊—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,如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外,測試對象和環境溫度變化將影響壓電元件,并使預緊力發生變化,易引起溫度漂移。圖b為環形剪切型,結構簡單,能做成極小型、高共振頻率的加速度計,環形質量塊粘到裝在中心支柱上的環形壓電元件上。由于粘結劑會隨溫度增高而變軟,因此最高工作溫度受到限制。圖c為三角剪切形,壓電元件由夾持環將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計感受軸向振動時,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性。

     

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

    動,比如顛簸的工作環境,或者不小心摔了電腦做造成的硬盤損害,最大程度的保護里面的數據。另外一個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,用來檢測拍攝時候的手部的振動,并根據這些振動,自動調節相機的聚焦。概括起來,加速度傳感器可應用在控制,手柄振動和搖晃,儀器儀表,汽車制動啟動檢測,地震檢測,報警系統,玩具,結構物、環境監視,工程測振、地質勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析;鼠標,高層建筑結構動態特性和安全保衛振動偵察上。

     

    二、壓電加速度傳感器的發展趨勢:

     

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

     

    1.小型化

    小型化會帶來很多好處,重量輕、體積小、分辨率高,便于安裝在很小的地方對周圍器件影響小,也利于微型儀器、儀表的配套使用。

     

    2.集成化

    壓力傳感器已經越來越多的與其它測量用傳感器集成以形成測量和控制系統,集成系統在過程控制和工廠自動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補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。

     

    4.系統化

    單一化產品在市場上沒有大的競爭力。市場風云突變,一旦失去市場,發展則停滯不前,經濟效益差,資金浪費大,產品成本高。

     

    5.標準化

    傳感器的設計與制造已經形成了一定的行業標準。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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