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加速度传感器资讯:加速度传感器的物理设计

文章出处:作者:人气:发表时间:2023/1/10 9:05:47

加速度传感器是压电装置,即,主传感器元件是压电元件,其被构造成在振动力的作用下产生比例电信号。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。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。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。 一些材料被发现是自然压电的。 石英是一种常用于加速度传感器的天然材料,具有无与伦比的长期稳定性。 多晶陶瓷材料可用于显示压电特性。 锆钛酸铅(PZT)是经过“极化”后常用的加速度传感器材料。 极化PZT在高温下使陶瓷承受高直流电压,试图沿着极化轴排列畴。 PZT显示输出随时间自然衰减,需要频繁的重新校准。 人工老化装置的特别努力减少了这种情况。 高冲击水平或高温装置也可导致基于PZT的传感器输出改变。

一般来说,石英和压电陶瓷都用来制造加速度传感器。每种材料都有一定的优缺点。如前所述,石英具有优良的温度稳定性和无老化效应,因此它是非常稳定的随着时间的推移。石英传感器提供高电压灵敏度,需要一个电压放大器来调制信号。电压放大器与大电阻电阻通常是固有的噪声,限制小的可测量信号,但允许非常高的振动水平监测。基于 PZT 的传感器提供高电荷输出和高电容。使用“更安静”的微电子电荷放大器来测量低水平的振动。

加速度传感器设计中应考虑的其他材料选择包括外壳材料、连接器选择和密封方法。工业加速度传感器需要在非常恶劣的环境条件下工作。有害的化学物质通常会腐蚀传感器,并最终导致损坏。在恶劣的工业环境中,需要使用耐腐蚀的316L不锈钢外壳,以确保传感器的生存能力。316L不锈钢还因其非磁性而被使用,这在大型电机周围很重要。阳极氧化铝外壳无法承受极端条件。一些新的传感器正在出现,它们设计有复合外壳。一些复合材料具有类似于不锈钢的耐腐蚀性。连接器也应该是坚固的。在恶劣环境中,还需要带密封的不锈钢连接器。像BNC这样的非密封连接器,虽然方便,但无法在工业条件下生存。BNC连接器在反复使用和剧烈振动下也容易磨损。污染物可能通过环氧树脂密封件进入传感器,并永久性损坏传感器。密封连接器和密封激光或电子束焊接确保传感器与外部污染物隔离。

  三种方法基本经济结构进行设计主要用于生产制造企业工业加速度传感器。它们是弯曲、压缩和剪切设计。这三种设计都包含压电元件、地震工程质量、基座和外壳的基本组件。

在柔性设计中,压电元件以双悬臂梁的形式固定在地震质量上。图1显示了在支点或底座上驱动的传感元件/质量系统。弯曲设计具有低共振频率,通常不用于机械监测应用。

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