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EN060 壓電式加速度傳感器工作原理

傳感器敏感件采用 P5 壓電陶瓷晶體，晶體材料在承受一定方向的應(yīng)

力變形時(shí)，其極化面會產(chǎn)生與應(yīng)力相應(yīng)的電荷。
則有：         Q= d F
  其中 Q 為電荷量，d 為壓電晶體的壓電常數(shù)，F(xiàn) 為作用力
我們一般在晶體上加一慣性質(zhì)量，則根據(jù)牛頓第二定律                           F=ma
其中 m 為質(zhì)量，a 為加速度
   將此公式帶入上式，在晶體的兩端即可得到與加速度成正比的電荷
量，這就實(shí)現(xiàn)了加速度的測量。
   為提高環(huán)境性能，上大都使用*的剪切敏感原理，該產(chǎn)品也
使用了剪切原理。
  壓電敏感件在承受外力時(shí)就產(chǎn)生電荷，當(dāng)壓電元件電極表面聚集電荷
時(shí)，它又相當(dāng)于一個(gè)以壓電材料為電介質(zhì)的電容器。其電路如下：
式中：Q-----電荷
                                      C -----電容
                                      Ra----漏電阻
根據(jù)以上等效電路，其輸出是無源的電荷量。壓電敏感件的內(nèi)阻很
高，且信號微弱，因此，一般不能直接顯示和記錄，需經(jīng)過二次儀表進(jìn)
行阻抗變換與放大。我們在傳感器里采用的 IEPE 電荷放大器前置電路，
該電路是一種輸出電壓與輸入電荷成正比的放大器。根據(jù)上述電路等效
為一個(gè)電容和一個(gè)電荷源。因此電荷放大器實(shí)際上是一個(gè)具有深度負(fù)反
饋的高增益運(yùn)放。其等效電路如下：

 Q——電荷源
C1——敏感件電容
C2——放大器反饋電容
R——放大器反饋電阻
A——運(yùn)放的開環(huán)增益
為防止傳感器在實(shí)際現(xiàn)場測量時(shí)地回路干擾，我們在其內(nèi)部對敏感
件及電路進(jìn)行了隔離懸浮處理，這樣，傳感器的外殼僅是一個(gè)屏蔽外殼
直接接地回路，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證減少地回路影響。
由于二線制負(fù)恒電流電壓源供電，其輸出是一帶負(fù)直流偏置的交流
動(dòng)態(tài)信號，其直流偏置電壓為-10 ~ -12VDC，這樣在不感受振動(dòng)加速度 時(shí)傳感器亦應(yīng)有-10 ~ -12VDC的直流電壓(零點(diǎn)輸出)，以此為參考點(diǎn)，其 交流輸出幅度為±5Vp，頻響低端實(shí)測可至 0.3Hz，對應(yīng)靈敏度 500mv/g。

EN060 壓電式加速度傳感器工作原理