技術與應用
發布日期:2019-09-04 11:40 瀏覽次數:次
1、 電荷靈敏度
在壓電體上施加力的話,將會產生電荷,表示電荷量的數值即為電荷靈敏度。從下記公式可以看出,此靈敏度不受電容負載的影響,即使改變電纜長度,靈敏度也不會有變化。通過電荷靈敏度測量振動時,需要使用電荷放大器?梢詫㈦姾煞糯笃骼斫鉃橐环N積分器,將電荷轉換為電壓。
此時壓電體中產生了電荷 qd。電荷 qd 形成移動電流 i,由于運算放大器的輸入電阻為無限大,使得輸入電流全部流入反饋電路中。因此壓電體產生的電荷 qd 被輸入電容 Cd+Cc以及 Cf 全部儲存起來。也就相當于 qd= q0+qf。在圖1的電路圖中,可以得出以下關系。
2、電壓靈敏度
通過電壓輸出測量振動時,使用電壓增幅器(以下稱電壓放大器)。此時的等價電路如圖2
如上述公式所示,電壓靈敏度受電容負荷的影響,電纜變長靈敏度則下降。所以此方法不適合延長電纜進行測量。如果需要延長電纜線,將電壓放大器作為電壓跟隨器(阻抗轉換器),在其低輸出阻抗一側延長電纜即可。 此時 Cd-Rin 之間盡量縮短接線長度,以避免靈敏度下降以及噪聲干擾等現象。
電壓跟隨器由于電壓保持 e=e0 沒有放大,輸出電流被放大,因此從結果上看達到了電力放大的效果。因為輸出阻抗很低(數 100Ω 以下),所以可以延長電纜,不必考慮摩擦效應帶來的電纜噪聲問題?梢詫⑿⌒碗妷焊S器內置在傳感器內部,就具備了上述優勢。
3、靈敏度的表示方法
在壓電型加速度傳感器中,與加速度 a0 成一次比例關系的參數是電壓 V 和電荷 Q。因此表示靈敏度就有電壓靈敏度和電荷靈敏度兩種方法。
電壓靈敏度用相當于加速度 1g(9.8m/s²)的輸出電壓 V,即用 V/g(實用單位:mV/g)表示。從下記公式可以得知,由于受連接電纜電容的影響,一般包含壓電體(傳感器本身)的電容和附帶電纜的電容。
4、串擾
一般壓電型加速度傳感器中有一個軸對于加速度靈敏度最大,稱其為主軸靈敏度。當然也有特殊類型的是 2 軸、3 軸型的,通常與固定基座面相對的近乎垂直方向有一個最大靈敏度軸。由于在制作過程中會有誤差,因此最大靈敏度軸不是完全垂直于基座。
如圖4.1中,最大靈敏度為 maxSv,其最大靈敏度軸與主軸(Z 軸)有θ °的傾斜。此時主軸靈敏度 Sv 為:
另外,最大橫軸靈敏度 maxSvt 為:
通常串擾是通過主敏度 Sv 與最大橫軸靈敏度 maxSvt 之比的百分率來表示的。