壓電式加速度傳感器又稱(chēng)壓電加速度計(jì),是一種無(wú)源傳感器,屬于慣性式傳感器。某些晶體在一定方向上受力變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷,當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率(諧振頻率)時(shí),則力的變化與被測(cè)加速度成正比,當(dāng)外力去除后,又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱(chēng)為“壓電效應(yīng)”,具有“壓電效應(yīng)”的晶體稱(chēng)為壓電晶體。例如石英、壓電陶瓷等。
常用的壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)形式如下。S是彈簧,M是質(zhì)量塊,B是基座,P是壓電元件,R是夾持環(huán)。圖a是中央安裝壓縮型,壓電元件一質(zhì)量塊—彈簧系統(tǒng)裝在圓形中心支柱上,支柱與基座連接。這種結(jié)構(gòu)有高的共振頻率。然而基座B與測(cè)試對(duì)象連接時(shí),如果基座B有變形則將直接影響拾振器輸出。此外,測(cè)試對(duì)象和環(huán)境溫度變化將影響壓電元件,并使預(yù)緊力發(fā)生變化, 易引起溫度漂移。圖c為三角剪切形,壓電元件由夾持環(huán)將其夾牢在三角形中心柱上。加速度計(jì)感受軸向振動(dòng)時(shí),壓電元件承 受切應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)對(duì)底座變形和溫度變化有很好的隔離作用,有較高的共振頻率和******的線(xiàn)性。圖b為環(huán)形剪切型,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能做成很小型、高共振頻率的加速度計(jì),環(huán)形質(zhì)量塊粘到裝在中心支柱上的環(huán)形壓電元件上。由于粘結(jié)劑會(huì)隨溫度增高而變軟,因此工作溫度受到限制。
在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中,壓電式加速度傳感器被應(yīng)用于許許多多的方面,如手提電腦的硬盤(pán)抗衰保護(hù)、目前用的數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)中根據(jù)拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng)加速度傳感器,自動(dòng)幫助相機(jī)調(diào)節(jié)聚焦的加速度傳感器。壓電加速度傳感器還應(yīng)用于汽車(chē)安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等穩(wěn)定性能方面。



