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MEMS,传感技术相关技术文章压电式加速度传感器的安装
一、振动参数测量的内容与振动测试系统的组成
振动测试是动态测试的典型内容之一,一般包含以下三个方面的内容。
(1)振动系统振动参数的测试,包括测量振动物体 上某点的位移、振动速度、振动加速度、效率和相位等参数,了解被测对象的振动状态,评定等级和寻找振源,对设备进行监测、分析、诊断和预测。
(2)振动系统特性参数的测试。以某种激振力作用在被测对象上,使它产生受迫振动,测量输入(激励)和输出(被测对象振动响应),从而确定被测对象的振动力学参数或动态性能,如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等参数。
(3)机械动力强度和模拟环境振动试验,即按规定的振动条件,对设备进行振动例行试验,用以检查设备的耐振寿命、性能稳定性以及设计、制造、安装的合理性。
不同的振动测试系统,使用不同类型的振动加速度传感器,如磁电式速度传感器配用微积分放大器进行测试;压电式加速度传感器,配用电荷放大器进行振动参数测试。
本篇只介绍目前最常用的压电式加速度传感器与电荷放大器组成的振动测试系统。压电式加速度传感器的工作原理是基于压电效应。
二、压电效应与逆压电效应
某些电介质,当沿着一定方向对其施力使它变形时,其内部就产生极化现象,同时在它的表面上便产生符号相反的电荷,当外力去掉后,又重新恢复到不带电状态,这种现象称为压电效应。当作用力方向改变时,电荷的极性也随之改变。有时人们把这种机械能转化为电能的现象,称为“正压电效应”。相反,当在电介质极化方向施加电场时,这些电介质也会产生变形,这种现象称为“逆压电效应”(电致伸缩放应)。压电材料能实现机电能量的相互转换。
晶体的压电效应可用图1加以说明。图1(a)所示是晶体具有压电效应的示意图。一些晶体不受外力作用时,晶体的正负电荷中心相重合,单位体积中的电矩(极化强度)等于零,晶体对外不呈现极性。而在外力作用下晶体变形时,正负电荷的中心发生分离,这时单位体积的电矩不再为零,晶体表现出极性。图1(b)中,另外一些晶体由于具有中心对称的结构,无论外力如何作用,晶体正负电荷的中心总是重合在一起,因此这些晶体不会出现压电效应。