技术与应用
发布日期:2019-09-04 11:40 浏览次数:次
1、 电荷灵敏度
在压电体上施加力的话,将会产生电荷,表示电荷量的数值即为电荷灵敏度。从下记公式可以看出,此灵敏度不受电容负载的影响,即使改变电缆长度,灵敏度也不会有变化。通过电荷灵敏度测量振动时,需要使用电荷放大器。可以将电荷放大器理解为一种积分器,将电荷转换为电压。
此时压电体中产生了电荷 qd。电荷 qd 形成移动电流 i,由于运算放大器的输入电阻为无限大,使得输入电流全部流入反馈电路中。因此压电体产生的电荷 qd 被输入电容 Cd+Cc以及 Cf 全部储存起来。也就相当于 qd= q0+qf。在图1的电路图中,可以得出以下关系。
2、电压灵敏度
通过电压输出测量振动时,使用电压增幅器(以下称电压放大器)。此时的等价电路如图2
如上述公式所示,电压灵敏度受电容负荷的影响,电缆变长灵敏度则下降。所以此方法不适合延长电缆进行测量。如果需要延长电缆线,将电压放大器作为电压跟随器(阻抗转换器),在其低输出阻抗一侧延长电缆即可。 此时 Cd-Rin 之间尽量缩短接线长度,以避免灵敏度下降以及噪声干扰等现象。
电压跟随器由于电压保持 e=e0 没有放大,输出电流被放大,因此从结果上看达到了电力放大的效果。因为输出阻抗很低(数 100Ω 以下),所以可以延长电缆,不必考虑摩擦效应带来的电缆噪声问题。可以将小型电压跟随器内置在传感器内部,就具备了上述优势。
3、灵敏度的表示方法
在压电型加速度传感器中,与加速度 a0 成一次比例关系的参数是电压 V 和电荷 Q。因此表示灵敏度就有电压灵敏度和电荷灵敏度两种方法。
电压灵敏度用相当于加速度 1g(9.8m/s²)的输出电压 V,即用 V/g(实用单位:mV/g)表示。从下记公式可以得知,由于受连接电缆电容的影响,一般包含压电体(传感器本身)的电容和附带电缆的电容。
4、串扰
一般压电型加速度传感器中有一个轴对于加速度灵敏度最大,称其为主轴灵敏度。当然也有特殊类型的是 2 轴、3 轴型的,通常与固定基座面相对的近乎垂直方向有一个最大灵敏度轴。由于在制作过程中会有误差,因此最大灵敏度轴不是完全垂直于基座。
如图4.1中,最大灵敏度为 maxSv,其最大灵敏度轴与主轴(Z 轴)有θ °的倾斜。此时主轴灵敏度 Sv 为:
另外,最大横轴灵敏度 maxSvt 为:
通常串扰是通过主敏度 Sv 与最大横轴灵敏度 maxSvt 之比的百分率来表示的。