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加速度传感器资讯:加速度传感器材料的选择

文章出处:作者:人气:发表时间:2023/1/3 13:54:52

       加速度传感器由天然和铁电陶瓷晶体制成(见图1)。加速度传感器包括由硅膜片、上盖、下盖,膜片处于上盖、下盖之间,键合在一起;一维或二维纳米材料、金电极和引线分布在膜片上,并采用压焊工艺引出导线;工业现场测振传感器,主要是压电式加速度传感器。轴承振动监测仪齿轮箱类高频故障都具有如下特点:故障初期振动冲击明显,随故障程度加深,振动冲击逐渐恢复至正常值,而振动能量值明显增大。便携式振动校验台其工作原理主要利于压电敏感元件的压电效应得到与振动或者压力成正比的电荷量或者电压量。工业现场典型采用IEPE型加速度传感器,及内置IC电路压电加速度传感器,传感器输出与振动量正正比的电压信号。 

       晶体的选择取决于环境和性能要求。 在不同的应用中,每种材料都有自己的特点和优势。 天然晶体倾向于具有高温度范围和低热电输出。 然而,铁电陶瓷的频率范围更广,输出等量电荷的尺寸更小??? 各种压电单晶天然晶体,如石英或电气石,本身具有固有的压电特性。 大多数天然材料在实验室中以单晶的形式生长,而不是开采,确保了它们的一致性质量,同时也降低了晶体供应的风险。 此外,人工培育天然晶体使开发具有更高性能的新晶体成为可能。 另一方面,铁电陶瓷材料本身不具有固有的压电特性,并且由多个随机取向的晶体组成。 为了使陶瓷具有压电特性,晶体内部的偶极子必须对齐。 对准/极化过程包括向材料施加非常高的电压以对准铁电陶瓷元件内的极性区域。 这个过程称为极化。 极化铁电陶瓷具有很高的灵敏度或单位输入力的电荷输出,常用的材料是钛酸铋,其输出是普通高温天然晶体(电气石)的10倍,工作温度可达510 ℃。 还可以向陶瓷材料中添加各种化合物以调节传感器特性,但是以牺牲灵敏度为代价实现高操作温度。 天然单晶材料可用于剪切或压缩模式传感器设计(如图1所示)。 3)。 在压缩模式下,由材料产生的电荷具有与所施加的力相同的方向。 在剪切模式下,材料在垂直于施加力的方向上产生电荷。 锆钛酸铅(PZT)是一种陶瓷材料,广泛应用于高达288 ° C的温度环境中。PZT可以设计为使用剪切和压缩模式的传感器,但剪切模式的应用非常有效,因为可以输出更多的电荷,并可以实现更高的工作温度。 通常,剪切模式传感器具有更小的体积、更宽的频率响应和更高的电荷输出,因此比压缩模式传感器更有效。 此外,因为将晶体保持在适当位置所需预加载力垂直于偏振轴,所以传感器的剪切模式设计随时间具有非常稳定的输出、更好的设计灵活性和性能。 高温应用中的压缩和剪切模式必须考虑温度、带宽、安装和其他方面之间的许多权衡。 如果温度影响超过特定操作环境的极限,则可产生无关输出且可改变灵敏度和其它参数。 压电传感器不产生恒定温度的输出,因为它不响应恒定输入,这是它的自然特性。 然而,它们可以响应温度的变化并产生输出。

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