這么多年來壓電加速度傳感器一直被用做進(jìn)行各種振動(dòng)測(cè)量。加速度傳感器的設(shè)計(jì)型式也是各種各樣的,從用在模態(tài)試驗(yàn)的重量只有0.14克的超微型結(jié)構(gòu)到用于地震測(cè)量的重達(dá)1kg的大型結(jié)構(gòu)牢固的傳感器。根據(jù)尺寸、溫度與品質(zhì)因數(shù)的要求,傳感器的設(shè)計(jì)可以有多重設(shè)計(jì)型式進(jìn)行選擇。然而任何成功設(shè)計(jì)的關(guān)鍵都在于正確地選用系統(tǒng)的零部件,然而不是選用何種晶體材料。假如在振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中經(jīng)常忽略激起共振的影響。在使用靈敏度高、共振頻率相當(dāng)?shù)偷募铀俣扔?jì)來測(cè)量復(fù)雜波形的振動(dòng)時(shí),因?yàn)榧て鹆思铀俣葌鞲衅鞯墓舱穸J拐駝?dòng)放大器中的電荷轉(zhuǎn)換器飽和,從而使測(cè)量失敗。為了避免出現(xiàn)這種問題通常采用的辦法是在電荷轉(zhuǎn)換器之前加一個(gè)簡(jiǎn)單的低通濾波器。應(yīng)用前沿陡峭的高通濾波器可以防止像熱釋電輸出與底座應(yīng)變等低頻瞬變現(xiàn)象。如果我們所關(guān)心的頻率低于1Hz,就可以選用合適的壓電材料就變得更為重要,這個(gè)時(shí)候一般來說天然晶體更為合適。信號(hào)連接系統(tǒng)通常是最不受重視的,不過它對(duì)于成功地進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量來說卻是至關(guān)重要的。
鐵電晶體是一種多晶介電材料,一般稱之為陶瓷。這些材料本身原來并不具有壓電性能,不過可以人為地使其成為壓電材料。為使陶瓷材料偶極子化與具有壓電效應(yīng),必須給它加高壓靜電場(chǎng)。經(jīng)過極化的陶瓷材料的性能類似于鐵磁材料,稱之為“鐵電材料!痹诩铀俣葌鞲衅髦凶畛S玫蔫F電陶瓷是鋯鈦酸鉛和鈦酸鉍。鐵電陶瓷晶體以其靈敏度高而著稱,與使用天然晶體的加速度傳感器相比,在得到了相同輸出的情況下它的頻率響應(yīng)寬,尺寸小。
鐵電晶體加速度傳感器有較高的品質(zhì)因數(shù),和天然晶體加速度傳感器相比它可以給出較高的靈敏度或較寬的頻率響應(yīng)。與鐵電晶體加速度傳感器相比天然晶體加速度傳感器對(duì)瞬態(tài)溫度變化不敏感(熱釋電輸出較低),在頻率低于1Hz時(shí)尤為如此。在加適當(dāng)?shù)母咄V波器之后,鐵電晶體加速度傳感器與天然晶體加速度傳感器的熱釋電響應(yīng)皆可忽略不計(jì)。在溫度高于500℃時(shí)電氣石加速度計(jì)在電阻率和長(zhǎng)期使用性方面具有很多優(yōu)點(diǎn)。在500℃以及低于500℃時(shí),選用鐵電晶體材料在尺寸、重量、頻率范圍與靈敏度方面要好得多。錯(cuò)誤的振動(dòng)數(shù)據(jù)較多地來自接頭處連接不當(dāng),然而與選用的壓電材料關(guān)系不大。對(duì)于接頭的設(shè)計(jì)要特別注意,最好使用整體電纜合件。慣性預(yù)載荷不足也是錯(cuò)誤的振動(dòng)數(shù)據(jù)的來源之一。對(duì)于所有監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的加速度傳感器都應(yīng)當(dāng)再高振級(jí)上重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
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