Κ7=CaK                (9~36)

式中Ca为压电传感器的内部电容(F)。

结构特点,压缩型加速度传感器,一般压缩型所示,通过拧紧质量块对压电元件施加预压缩力。这种类型的传感器结构简单,灵敏度高,频率响应高。但对环境影响(如声学噪声、基座应变、瞬变温度等)比较敏感。这是由于其外壳本身就是弹簧 质量系统中的一个弹簧,它与压电元件的弹簧并联。因此,壳体所受的任何应力和温度变化都将影响压电元件,传感器产生较大的干扰信号。

压电式加速度传感器的结构(a)一般压缩型;・(b)中心压缩型;(c)基座隔离压缩型|〈d)倒置申心压缩型。

1一外壳,2一质量块;3一压电元件;4一基座;5一中心柱;6一螺母;7一硬弹簧。

中心压缩型。它具有一般压缩型所具有的灵敏度高、频响高的优点。而且克服了壳体对环境敏感的缺点。这是因为弹簧、质量块和压电元件通过中心柱,用螺母牢固地拧紧在基座上,而不与外壳直接接触,外壳仅起保护作用。但这种结构仍然要受到基座应变和热应力的影响。

基座隔离压缩型。由于采用了特殊形状的基座,因此降低了基座应变和热应变力对压电元件的影响。

倒置中心压缩型。由于中心柱离开了基座,避免了基座应变的影响。但是,这种结构形式的传感器装配比较困难。

剪切型加速度传感器是利用压电元件受剪切应力而产生压电效应。按压电元件的结构形式,可分为环形剪切型、三角剪切型、隔离剪切型等加速度传感器。以下通过分析环形剪切型加速度传感器,来了解剪切型加速度传感器的原理。

环形剪切型加速度传感器的圆环形压电陶瓷和质量环套在传感器的中心柱上。压电陶瓷的极化方向平行于传感器的轴线(z轴)。当传感器受到轴向振动时,质量环由于惯性产生一滞后,使压电陶瓷受到一个剪切应力⒎的作用,并在其内外表面产生电荷。其电荷密度σ2=4。因为压电陶瓷的X轴和y轴等效,所以也可按σ1=5计算。

环形剪切型,加速度传感器的,灵敏度和频响都很高,横向灵敏度比压缩型小得1一外壳;2一中心柱;3一质量块; 多,而且结构简压电陶瓷基座单,体积小,重环形剪切型压电式,加速度传感器,量轻(小至零点几克),有利于传感器的微型化。 

但是,由于压电陶瓷与中心柱之间,以及惯性质     量环与压电陶瓷之间要用环氧树脂胶粘结,要求一次装配成功,因此成品率受到影响。更主要的是由于胶的作用,使用温度被限制在-55~+260星变7.压电陶瓷的C范围,这种传感器不适宜在更高的温度环境中使用。

剪切型加速度传感器由于采用了重心重合的结构,克服了因重心不重合而引起的横向加速度干扰的缺点。因此它比压缩型加速度传感器的横向灵敏度要小得多。此外,由于压电元件通常连接到中心柱上,而不与基座直接接触,有效地隔离了基座应变。而且壳体与弹簧一质量系统隔离,声学噪声和瞬变温度影响也很小。列出了一组丹麦B・K公司产品性能.