基于压电效应的电位型传感器可逆式“双向传感器”。
压电效应。
正压电效应当某些物质因某一方向的压力或张力而发生变化时,表面会产生电荷。
如果外力被移除则返回到未充电状态,这称为正压电效应。
(加强变形以产生电荷)逆压电效应在压电材料的两个电极面上,如果施加交流电压,压电片会产生机械振动,即压电片具有拉伸和收缩的现象。
电极的方向和压力这种电气材料现象称为“电致伸缩效应”,也称为“反压电效应”。
(施加电场电介质产生变形应力。
)常见的压电材料包括石英,压电陶瓷和聚合物材料。
(a)与电容器Ca(b)并联的等效于电荷源Q的电路相当于电源U = Q / Ca和电容器Ca的串联连接。
压电传感器要求负载电阻器RL具有较大的值。
该值可用于使测量误差小于某个值。
因此,首先连接高输入阻抗前置放大器,然后连接一般放大电路和其他电路。
测量电路是高阻抗前置放大器的关键。
前置放大器有两个功能:放大压电传感器的微弱信号;将传感器的高阻抗输出转换为低阻抗输出。
如果测量的物理量是缓慢变化的动态量,并且测量回路的时间常数不大,则传感器的灵敏度降低。
因此,为了扩展传感器的低频响应范围,必须尽可能地增加环路的时间常数。
然而,这不能通过增加测量电路的电容来增加时间常数。
由于传感器的电压灵敏度与电容成反比,因此增加测量电路的电阻是切实可行的。
由于传感器本身的绝缘电阻通常较大,因此测量环路的电阻主要由前置放大器的输入电阻决定。
放大器的输入电阻越大,测量环路的时间常数越大,传感器的低频响应越好。
压电加速度传感器的压电元件是两个并联的石英晶体,放大器是超小型静电放大器。
这样,引线非常短,引线电容几乎等于零,以避免长电缆对传感器灵敏度的影响。
可以在放大器的输入端获得大电压信号,这补偿了石英晶体的低灵敏度。
当传感器感测到振动时,质量感受到与传感器基座相同的振动并且受到与加速方向相反的惯性力。
因此,质量具有与作用在压电片上的加速度成比例的交变力。
由于压电片的压电效应,在两个表面上产生交变电荷。
当振动频率远低于传感器的固有频率时,传感器的输出电荷(电压)与力成比例,即,试件的加速度。
按比例分配。
输出功率从传感器输出引出。
在输入前置放大器后,可以用普通的测量仪器测量试样的加速度。
如果在放大器中增加适当的积分电路,则可以测量试样的振动速度或位移。
。
非线性是指测得的物理量的增加,灵敏度的变化程度指定:压电加速度传感器,测得的振动信号的幅度线性度不大于5 [%],测得的影响不小于超过10 [%]横向灵敏度加工精度,装配精度,净化条件(污染)不够,自我缺陷;措施:仔细调整相互位置的影响环境温度影响压电常数和介电常数,措施:压电陶瓷的人工老化,隔热;另外,采用连接电缆。
无机绝缘材料的湿度的影响降低了绝缘电阻,并且低频响应恶化。
措施:合格的结构设计电缆噪声电缆弯曲或振动,静电位移是由屏蔽套管,绝缘层和电缆之间的位移或摩擦产生的。
减少噪音的方法:使用低噪音电缆,同时固定接地回路噪音。
每个仪器和传感器分别接地,电位差产生噪声。
消除方法:尽可能将天线接地。
通常,指示器的输入端接地。