铁电晶体加速度传感器和天然晶体加速度传感器比较

类型分类：: 科普知识

数据分类：: 加速度传感器

铁电晶体加速度传感器和天然晶体加速度传感器比较

发布日期：2022-10-09 点击率：43

    多年来压电加速度传感器一直被用来进行各种振动测量。加速度传感器的设计型式也是各种各样的，从用于模态试验的重量只有0.14克的超微型结构到用于地震测量的重达1kg的大型结构牢固的传感器。根据尺寸、温度和品质因数的要求，传感器的设计可以有多重设计型式进行选择。然而任何成功设计的关键都在于正确地选用系统的零部件，而不是选用何种晶体材料。例如在振动测量系统中经常忽略激起共振的影响。当使用灵敏度高、共振频率相当低的加速度计来测量复杂波形的振动时，由于激起了加速度传感器的共振而常使振动放大器中的电荷转换器饱和，从而使测量失败。为避免出现这种问题通常采用的办法是在电荷转换器之前加一个简单的低通滤波器。应用前沿陡峭的高通滤波器可以防止像热释电输出和底座应变等低频瞬变现象。如果我们所关心的频率低于1Hz，则选用合适的压电材料就变得更为重要，这时一般来说天然晶体更为合适。信号连接系统通常是最不受重视的，但它对于成功地进行振动测量来说却是至关重要的。
    铁电晶体是一种多晶介电材料，一般称之为陶瓷。这些材料本身原来并不具有压电性能，但是可以人为地使其成为压电材料。为使陶瓷材料偶极子化和具有压电效应，必须给它加高压静电场。经过极化的陶瓷材料的性能类似于铁磁材料，称之为“铁电材料。”在加速度传感器中最常用的铁电陶瓷是锆钛酸铅和钛酸铋。铁电陶瓷晶体以其灵敏度高而著称，与使用天然晶体的加速度传感器相比，在得到相同输出的情况下它的频率响应宽，尺寸小。
    铁电晶体加速度传感器有较高的品质因数，与天然晶体加速度传感器相比它可以给出较高的灵敏度或较宽的频率响应。与铁电晶体加速度传感器相比天然晶体加速度传感器对瞬态温度变化不敏感（热释电输出较低），在频率低于1Hz时尤为如此。在加适当的高通滤波器之后，铁电晶体加速度传感器和天然晶体加速度传感器的热释电响应皆可忽略不计。在温度高于500℃时电气石加速度计在电阻率和长期使用性方面具有很多优点。在500℃及低于500℃时，选用铁电晶体材料在尺寸、重量、频率范围和灵敏度方面要好得多。错误的振动数据较多地来自接头处连接不当，而与选用的压电材料关系不大。对于接头的设计要特别注意，最好使用整体电缆合件。惯性预载荷不足也是错误的振动数据的来源之一。对于所有监测发动机振动的加速度传感器都应当再高振级上重新进行校准。

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