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加速度传感器介绍及其应用
接触过传感器的朋友应该都知道,其种类之多、应用之广。下面我主要是针对振动传感器中的压电型加速度传感器进行解说。
1、原理
压电元件是受到惯性力F后产生电荷的功能材料,产生的电荷量见下记公式①。
压电型加速度传感器的基本结构是将一定质量m的压电元件和基座一起,作用于压电元件上的惯性力F和加速度传感器的加速度α,由牛顿第二定律(见下记公式②)同公式①结合得出公式③。此时,由于d,m一定(d为压电常数),产生的电荷Q与加速度α成正比关系。
①Q=d・F (d:压电常数)
②F=m・α
③Q=d・m・α
2、结构和特征
内部结构主要有下记3种:压缩型、剪切型、挠曲型
主要特点:
1)灵敏度高,体积小
2)带域宽,从低频到高频都能检测
3)测定范围宽,从微弱振动到大的加速度都能检测
4)机械强度好
5)环境适应性好
6)不需电源(除内置放大器型号外)
3、主要分类
压电型加速度传感器主要分为两大类:电流输出型和电压输出型(也叫内置放大器型)。
下面分别介绍这两款的振动检测系统。
①电流输出型加速度传感器(外置放大器型) 其输出的是高阻抗的电流信号,在传输给测量仪器前需要连接使用电流放大器,将其转换为低阻抗的电压信号。
电流放大器是一种线性放大器,通常为两线输出形式,即采用恒电流电压源供电。
需要注意一点:在连接传感器和电流放大器时,必须使用低噪声电缆。
②电压输出型加速度传感器(内置放大器型)
某些加速度传感器内置了放大器,可以将传感器的信号转换为低阻抗的电压信号,因此无须外接电流放大器。
但也需注意一点:此时需采用恒流源供电,通常电流为0.5到5毫安,15伏到25伏至直流电压。
4、应用领域
我们周围有各种各样的振动,加速度传感器都可以应用到如下领域:
1)各种设备异常振动的监测和设备诊断
2)产品振动特性研究、可靠性试验及出厂检验
3)不平衡振动测定
4)大型建筑物的抗震性研究
5)空调机运转状况监测
6)振动危害调查
7)管道、阀门泄露检测
8)产品运输时的振动冲击检测
9)车辆驾驶特性研究
10)体育用品开发
11)医疗领域
12)各类探测器的使用
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