壓電力傳感器適合于測量動(dòng)態(tài)和準靜態(tài)的力,還可有條件地用于靜態(tài)力測量。這種傳感器用石英晶體片做主動(dòng)測量元件。受載時(shí),在石英晶體片外表發(fā)生與載荷成正比的電荷,根據晶體切片外表與晶體軸所成的視點(diǎn),石英晶體片分為拉力敏感和壓力敏感兩種。所發(fā)生的電荷及電荷變化經(jīng)后接的電荷放大器轉換為相應的電壓輸出。石英晶體片具有很高的機械強度、線(xiàn)性的電荷特性曲線(xiàn)和很小的溫度依賴(lài)性,并具有很高的電阻率。因為在力作用的瞬間即發(fā)生電荷,因此石英晶體片傳感器尤其適合測量快變和驟變的載荷,它同時(shí)也被應用于高溫環(huán)境下。
為一個(gè)壓電力傳感器結構的剖面圖。在兩個(gè)鋼環(huán)之間配置有環(huán)狀的壓電晶體片,兩晶體片之間為一電極,用于承受所發(fā)生的電荷。根據傳感器的不同尺寸,石英晶體片可做成環(huán)狀薄片,也有做成多個(gè)石英晶體片埋在一環(huán)形絕緣體中的形式。將多個(gè)不同切片類(lèi)型的石英晶體片互相疊起來(lái);這樣可得到一種測量?jì)蓚€(gè)或三個(gè)分力的傳感器,比如既可測壓力又可測剪切力。
壓電力傳感器具有很好的剛度,受載時(shí)的變形僅為幾微米。壓電力傳感器可用來(lái)測量高頻的動(dòng)態(tài)變化力。因為它的分辨率高,因而可用來(lái)測量微小的動(dòng)態(tài)載荷。這種傳感器的精度等級為l%。設計中應對傳導電荷的絕緣辦法予以注意。別的,在工程中常需求研究機械系統的結構阻抗,為此開(kāi)展了一種所謂的阻抗頭。這種阻抗頭本質(zhì)上是一種雙傳感器結構,它將一個(gè)測力器和一個(gè)壓電加速度計組合成一個(gè)全體。因為阻抗基本上觸及力和速度,因此一般選用加速度來(lái)丈量,加速度計使用方便且易于通過(guò)電或數字的方法進(jìn)行積分來(lái)獲得速度。
上一條: 壓電加速度傳感器的原理與結構組成
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