CN116699175A - 一种周向加速度传感器、冲击定位方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种周向加速度传感器、冲击定位方法及应用，属于加速度传感器技术领域，包括底座，底座为轮辐型，底座上均匀分布有四个支柱，每一支柱内均开设有圆形的螺纹孔，螺纹孔内安装有芯体，用于测量管道的轴向加速度；底座中心设置有中心孔，底座边缘设置有两个呈180度分布的挂耳，挂耳与其相邻支柱中轴线的夹角为45度，底座由能够分体的两部分组成，两部分相对于两挂耳的中轴线轴对称分布，安装时中心孔套设在管壁上，底座的两部分相互扣合后挂耳处采用焊接或螺纹连接。本发明解决了高灵敏度抗冲击的问题，且能够得到任一方向的冲击加速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种周向加速度传感器、冲击定位方法及应用，属于加速度传感器技术领域。
背景技术
管道在各行业运输中占据了重要地位，其中运输管道跨越数十公里，乃至数百公里的管道，不易实现人工监管，在某些行业，在管道运行过程中经常遭受较大的冲击力，如：核反应堆运行过程中需监测管道工作状态，及时向主控制室提供反应堆运行或事故工况下的全部信息，并向反应堆控制系统和保护系统提供相应的信号。
在大量级的冲击下，管道寿命极具下降，极易导致管道破损，为了评估管道寿命并对故障位置进行定位，亟需提供一种大灵敏度高冲击的周向加速度传感器及冲击定位方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种周向加速度传感器及冲击定位方法，解决了高灵敏度抗冲击的问题，且能够得到任一方向的冲击加速度。
本发明采用以下技术方案：
一种周向加速度传感器，包括底座，所述底座为轮辐型，由内圈和外圈组成，底座上均匀分布有四个支柱，具体为内圈和外圈之间均匀分布有四个支柱，每一支柱内均开设有圆形的螺纹孔，螺纹孔内安装有芯体，用于测量管道的轴向加速度；
所述底座中心设置有中心孔，底座边缘设置有两个呈180度分布的挂耳，挂耳与其相邻支柱中轴线的夹角为45度，所述底座由能够分体的两部分组成，两部分相对于两挂耳的中轴线轴对称分布，安装时中心孔套设在管壁上，中心孔尺寸优选与管道外径相同，将底座的内环对齐，挂耳贴合好，底座的两部分相互扣合后挂耳处采用焊接或螺纹连接。传感器整体结构安装后，轮辐型底座的中心孔套设在待测管道上，管道穿过加速度传感器的轮辐型底座中心，用于测量冲击加速度。
优选的，四组芯体结构相同，芯体包括下绝缘片、绝缘套、压电陶瓷a、压电陶瓷b、负电极片、正电极片、上绝缘片、压帽a、压帽b和质量块，其中，下绝缘片及正电极片均为圆形薄片，上绝缘片、压电陶瓷a及压电陶瓷b均为圆环形薄片；
所述绝缘套中央开有阶梯槽孔，绝缘套中间的圆形槽两边开有两个半键槽，方便放置压电陶瓷a、压电陶瓷b、正电极片和负电极片；
下绝缘片设置于螺纹孔底部，绝缘套的外径与底座的螺纹孔内径相匹配，绝缘套安装于下绝缘片上部并紧压下绝缘片，绝缘套的中间的圆形槽内依次设置压电陶瓷a、正电极片、压电陶瓷b及上绝缘片，负电极片为两圆环片中间通过薄片连接而成，能够通过翻折中心对称，负电极片一端的圆环片位于下绝缘片与压电陶瓷a之间，另一端翻折使其圆环片位于压电陶瓷b与上绝缘片之间；上绝缘片的上部设置质量块，质量块上部依次设置有压帽a、压帽b，所述底座的螺纹孔顶部设置有上盖，上盖起到保护作用，上盖、压帽b及压帽a均设置有外螺纹，与螺纹孔螺纹连接，本发明支柱上的螺纹孔孔内可以全部设置有内螺纹，也可以只在与上盖、压帽b及压帽a配合处设置有内螺纹；
下绝缘片、绝缘套、压电陶瓷a、正电极片、压电陶瓷b、上绝缘片、质量块、压帽a、压帽b及上盖同轴设置；所述负电极片中圆环片的尺寸大于压电陶瓷b的尺寸，负电极片和正电极片上分别引出一导线，用于输出冲击产生的电荷量。
本发明的芯体可耐受10万g冲击加速度，灵敏度范围为100pC-1000pC。
优选的，所述质量块中心设置有孔，方便引出导线；
所述质量块顶部设置有向下倾斜的圆弧面，该圆弧面与压帽a的底部紧密贴合，起到扩散冲击加速度的效果。
优选的，所述上盖、压帽a及压帽b的中心也设置有孔，方便引出导线，上盖、压帽a及压帽b上均匀开有4个安装孔，方便夹持施加预紧力。
优选的，周向加速度传感器的安装过程为：
将支柱内的螺纹孔底部研磨，下绝缘片同轴放入螺纹孔底部，绝缘套同轴放入下绝缘片上，下绝缘片的尺寸大于绝缘套的内径，优选与螺纹孔底部外径相匹配，使得绝缘套能够压住下绝缘片，将负电极片一端的圆环片、压电陶瓷a、正电极片、压电陶瓷b依次放入绝缘套中间的圆形槽内，然后再将负电极片的另一端翻折使其另一端的圆环片放入压电陶瓷b上，随后放入上绝缘片，将质量块同轴放在上绝缘片上方；
在质量块上方安装压帽a，使用扭矩扳手旋紧压帽a使其压紧质量块，随后在压帽a上方使用扭矩扳手旋紧压帽b使其压紧压帽a，最后在螺纹孔顶部安装上盖，上盖与螺纹孔螺纹配合。
优选的，旋紧压帽a、压帽b的扭矩均为0.5N.M。
优选的，所述底座、压帽a、压帽b的材质均为17-4SS不锈钢，可承受高冲击加速度。
一种上述的周向加速度传感器的冲击定位方法，四组芯体间隔90度布置，四组芯体分别为芯体a、芯体b、芯体c和芯体d，通过四组芯体建立坐标系，以底座中心为原点，以芯体b到芯体d的方向为X轴正方向，以芯体c到芯体a的方向为Y轴正方向，假设芯体a、芯体b，芯体c和芯体d在冲击下分别产生电荷量为Q 1、Q 2、Q 3、Q 4，每个芯体产生的电荷量通过其引出的两导线测量得到；
若受到冲击加速度为a，则 ，其中a x1表示芯体d检测到的加速度，a x2表示芯体b检测到的加速度，a y1表示芯体a检测到的加速度，a y2表示芯体c检测到的加速度，由于坐标系是以四组芯体位置建立的，a x1也表示分解在X轴正半轴方向的加速度，a x2表示分解在X轴负半轴方向的加速度，a y1表示分解在Y轴正半轴方向的加速度，a y2表示分解在Y轴负半轴方向的加速度；
，/>，/>，/>；
其中，d 33表示压电陶瓷a和压电陶瓷b的压电系数，m表示质量块的质量；
由于安装方向相反，a x1与a x2的方向相反，a y1与a y2的方向相反；
得到冲击加速度a：
；
通过坐标系将传感器划分为四个区，其中，坐标系的第一、第二、第三和第四象限分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区，冲击点所在区域的X轴及Y轴加速度值最大，对a x1、a x2、a y1、a y2进行大小比较：
若a x1大于a x2，且a y1大于a y2，则确定冲击点发生在Ⅰ区，此时；
若a x1小于a x2，且a y1大于a y2，则确定冲击点发生在Ⅱ区，此时；
若a x1小于a x2，且a y1小于a y2，则确定冲击点发生在Ⅲ区，此时；
若a x1大于a x2，且a y1小于a y2，则确定冲击点发生在Ⅳ区，此时；
从上可知，不管冲击点位于哪个区，冲击加速度a与X轴的夹角α可表示为：
；
α取值范围为0-90°。
值得注意的是，由于冲击加速度a公式的特殊性，无论冲击加速度a位于哪个区，其计算公式均可采用同一公式，结果相同；
一种上述的周向加速度传感器的应用，应用于判断管道磨损程度，包括如下步骤：
S1：通过上述的传感器对管道不同磨损程度处进行周向加速度信号采集，得到数据集，然后利用时域分析法、频域分析法或者时频域分析法对数据集内的周向加速度信号进行预处理和特征量提取（特征量为远超平时量级的信号振幅、峰值、偏移和周期等），选出反应管道不同磨损程度的周向加速度特征量，建立管道磨损程度与周向加速度特征量之间标定关系，如可利用人工智能方法以黑箱形式进行监督自学习及分类；
本步骤中的时域分析法是通过观察波形的形状、波形的峰值和波形的组成元素之间的时间相关性，以及参数的相关性来研究信号的一种方法。时域分析法可以从波形中提取出时间上的特征，如振幅、峰值、偏移和周期等，以及波形的参数和时间关系，从而对信号进行分析。
频域分析法以信号的频谱为基础，从信号的频谱上提取特征参数，并以正弦曲线的形式描述信号的功率分布，频域分析法可以将信号的参数，如峰值、偏移、频率和振幅等，投影到频谱上，从而可以实现对低频或高频信号的较快和精确测量。
时频域分析法是综合时域分析法及频域分析法进行分析。
时域分析法、频域分析法以及时频域分析法均为现有成熟技术，可参考现有技术。
S2：实时采集当前时刻管道当前位置的周向加速度信号，通过S1的时域分析法、频域分析法或者时频域分析法进行预处理和特征量提取，获得该管道当前位置的周向加速度特征量；
S3：根据步骤S1建立的管道磨损程度与周向加速度特征量之间标定关系，确定管道当前时刻的磨损程度，用于管道磨损预警。
本发明未详尽之处，均可采用现有技术。
本发明的有益效果为：
（1）本发明提出的周向加速度传感器，采用轮辐结构，四点平均布局，选择内部芯体安装方式，通过四个芯体测量冲击加速度，能够得到任一方向的冲击加速度角度。
（2）本发明首次提出通过螺纹配合施加质量块预紧力，采用双压帽预紧保证预紧力足够大，实现大灵敏度加速度测量。
本发明的质量块设置于绝缘套上方，且重新定义质量块形状，质量块顶部设置有向下倾斜的圆弧面，此种设计不仅可以在有限的空间内增大质量块质量，圆弧面与压帽a配合，还可以分散冲击力，达到耐冲击的目的，可成功耐10万g冲击。
（3）本发明还提出一种周向加速度传感器的应用，可通过对管道受冲击进行实时监测和分析，实现闭环控制，实现管道寿命的预警。
附图说明
图1为本发明的周向加速度传感器的整体结构示意图；
图2为图1的某一剖面图；
图3为周向加速度传感器的装配示意图；
图4为芯体的结构示意图；
图5为轮辐型底座的其中一部分示意图；
图6为绝缘套结构示意图；
图7为质量块结构示意图；
图8为负电极片结构示意图；
图9为上盖结构示意图；
图10为测量原理示意图一；
图11为测量原理示意图二；
图中，1-底座，2-支柱，3-螺纹孔，4-芯体，5-中心孔，6-挂耳，7-半键槽，8-上盖，9-压电陶瓷a，10-负电极片，11-压电陶瓷b，12-绝缘套，13-压帽a，14-压帽b，15-下绝缘片，16-正电极片，17-上绝缘片，18-质量块，19-圆弧面，20-安装孔。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
实施例1
一种周向加速度传感器，如图1-图11所示，包括底座1，底座1为轮辐型，由内圈和外圈组成，底座1上均匀分布有四个支柱2，具体为内圈和外圈之间均匀分布有四个支柱，每一支柱内均开设有圆形的螺纹孔3，螺纹孔3内安装有芯体4，用于测量管道的轴向加速度；
底座1中心设置有中心孔5，底座边缘设置有两个呈180度分布的挂耳6，挂耳6与其相邻支柱中轴线的夹角为45度，底座1由能够分体的两部分组成，两部分相对于两挂耳的中轴线轴对称分布，安装时中心孔5套设在管壁上，中心孔尺寸优选与管道外径相同，将底座的内环对齐，挂耳贴合好，底座1的两部分相互扣合后挂耳处采用焊接或螺纹连接。传感器整体结构安装后，轮辐型底座的中心孔套设在待测管道上，管道穿过加速度传感器的轮辐型底座中心，用于测量冲击加速度。
实施例2
一种周向加速度传感器，如实施例1所述，所不同的是，如图4所示，四组芯体结构相同，芯体4包括下绝缘片15、绝缘套12、压电陶瓷a 9、压电陶瓷b 11、负电极片10、正电极片16、上绝缘片17、压帽a 13、压帽b 14和质量块18，其中，下绝缘片15及正电极片16均为圆形薄片，上绝缘片17、压电陶瓷a 9及压电陶瓷b 11均为圆环形薄片；
绝缘套12中央开有阶梯槽孔，绝缘套中间的圆形槽两边开有两个半键槽7，方便放置压电陶瓷a、压电陶瓷b、正电极片和负电极片；
下绝缘片15设置于螺纹孔底部，绝缘套12的外径与底座的螺纹孔内径相匹配，绝缘套12安装于下绝缘片15上部并紧压下绝缘片15，绝缘套的中间的圆形槽内依次设置压电陶瓷a 9、正电极片16、压电陶瓷b 11及上绝缘片17，如图8所示，负电极片10为两圆环片中间通过薄片连接而成，能够通过翻折中心对称，负电极片一端的圆环片位于下绝缘片15与压电陶瓷a 9之间，另一端翻折使其圆环片位于压电陶瓷b 11与上绝缘片 17之间，圆环片的设计可以方便导线穿过；上绝缘片的上部设置质量块18，质量块上部依次设置有压帽a13、压帽b 14，底座的螺纹孔顶部设置有上盖8，上盖起到保护作用，上盖8、压帽b 14及压帽a 13均设置有外螺纹，与螺纹孔3螺纹连接，本发明支柱上的螺纹孔孔内可以全部设置有内螺纹，也可以只在与上盖、压帽b及压帽a配合处设置有内螺纹；
下绝缘片15、绝缘套12、压电陶瓷a 9、正电极片16、压电陶瓷b 11、上绝缘片17、质量块18、压帽a 13、压帽b 14及上盖8同轴设置；负电极片中圆环片的尺寸大于压电陶瓷b的尺寸，负电极片和正电极片上分别引出一导线，用于输出冲击产生的电荷量。
本发明的芯体可耐受10万g冲击加速度，灵敏度范围为100pC-1000pC。
实施例3
一种周向加速度传感器，如实施例2所述，所不同的是，质量块中心设置有孔，方便引出导线；
质量块顶部设置有向下倾斜的圆弧面19，该圆弧面19与压帽a的底部紧密贴合，起到扩散冲击加速度的效果。
实施例4
一种周向加速度传感器，如实施例3所述，所不同的是，上盖8、压帽a 13及压帽b14的中心也设置有孔，方便引出导线，上盖、压帽a及压帽b上均匀开有4个安装孔20，方便夹持施加预紧力。
实施例5
一种周向加速度传感器，如实施例4所述，所不同的是，周向加速度传感器的安装过程为：
将支柱2内的螺纹孔3底部研磨，下绝缘片15同轴放入螺纹孔底部，绝缘套12同轴放入下绝缘片15上，下绝缘片15的尺寸大于绝缘套的内径，优选与螺纹孔底部外径相匹配，使得绝缘套能够压住下绝缘片，将负电极片10一端的圆环片、压电陶瓷a 9、正电极片16、压电陶瓷b 11依次放入绝缘套中间的圆形槽内，然后再将负电极片的另一端翻折使其另一端的圆环片放入压电陶瓷b 11上，随后放入上绝缘片17，将质量块18同轴放在上绝缘片上方；
在质量块18上方安装压帽a 13，使用扭矩扳手旋紧压帽a 13使其压紧质量块，随后在压帽a 13上方使用扭矩扳手旋紧压帽b 14使其压紧压帽a，最后在螺纹孔顶部安装上盖，上盖与螺纹孔螺纹配合，旋紧压帽a、压帽b的扭矩均为0.5N.M。
实施例6
一种周向加速度传感器，如实施例5所述，所不同的是，底座、压帽a、压帽b的材质均为17-4SS不锈钢，可承受高冲击加速度。
实施例7
一种周向加速度传感器的冲击定位方法，四组芯体间隔90度布置，四组芯体分别为芯体a、芯体b、芯体c和芯体d，通过四组芯体建立坐标系，以底座中心为原点，以芯体b到芯体d的方向为X轴正方向，以芯体c到芯体a的方向为Y轴正方向，假设芯体a、芯体b，芯体c和芯体d在冲击下分别产生电荷量为Q 1、Q 2、Q 3、Q 4，每个芯体产生的电荷量通过其引出的两导线测量得到；
若受到冲击加速度为a，则 ；
其中a x1表示芯体d检测到的加速度，a x2表示芯体b检测到的加速度，a y1表示芯体a检测到的加速度，a y2表示芯体c检测到的加速度，由于坐标系是以四组芯体位置建立的，a x1也表示分解在X轴正半轴方向的加速度，a x2表示分解在X轴负半轴方向的加速度，a y1表示分解在Y轴正半轴方向的加速度，a y2表示分解在Y轴负半轴方向的加速度；
，/>，/>，/>；
其中，d 33表示压电陶瓷a和压电陶瓷b的压电系数，m表示质量块的质量；
由于安装方向相反，a x1与a x2的方向相反，a y1与a y2的方向相反；
得到冲击加速度a：
；
通过坐标系将传感器划分为四个区，其中，坐标系的第一、第二、第三和第四象限分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区，冲击点所在区域的X轴及Y轴加速度值最大，对a x1、a x2、a y1、a y2进行大小比较：
若a x1大于a x2，且a y1大于a y2，则确定冲击点发生在Ⅰ区，此时；
若a x1小于a x2，且a y1大于a y2，则确定冲击点发生在Ⅱ区，此时；
若a x1小于a x2，且a y1小于a y2，则确定冲击点发生在Ⅲ区，此时 ；
若a x1大于a x2，且a y1小于a y2，则确定冲击点发生在Ⅳ区，此时 ；
从上可知，不管冲击点位于哪个区，冲击加速度a与X轴的夹角α可表示为：
；
α取值范围为0-90°。
值得注意的是，由于冲击加速度a公式的特殊性，无论冲击加速度a位于哪个区，其计算公式均可采用同一公式，结果相同；
如图10所示，冲击点位于Ⅰ区，其a x1为正值，a x2为负值，a x1-a x2实质为a x1、a x2的绝对值相加。
如图11所示，冲击点位于Ⅱ区，其a x1为负值，a x2为正值。
实施例8
一种周向加速度传感器的应用，应用于判断管道磨损程度，包括如下步骤：
S1：通过上述的周向加速度传感器对管道不同磨损程度处进行周向加速度信号采集，得到数据集，然后利用时域分析法、频域分析法或者时频域分析法对数据集内的周向加速度信号进行预处理和特征量提取（特征量为远超平时量级的信号振幅、峰值、偏移和周期等），选出反应管道不同磨损程度的周向加速度特征量，建立管道磨损程度与周向加速度特征量之间标定关系，如可利用人工智能方法以黑箱形式进行监督自学习及分类；
本步骤中的时域分析法是通过观察波形的形状、波形的峰值和波形的组成元素之间的时间相关性，以及参数的相关性来研究信号的一种方法。时域分析法可以从波形中提取出时间上的特征，如振幅、峰值、偏移和周期等，以及波形的参数和时间关系，从而对信号进行分析。
频域分析法以信号的频谱为基础，从信号的频谱上提取特征参数，并以正弦曲线的形式描述信号的功率分布，频域分析法可以将信号的参数，如峰值、偏移、频率和振幅等，投影到频谱上，从而可以实现对低频或高频信号的较快和精确测量。
时频域分析法是综合时域分析法及频域分析法进行分析。
S2：实时采集当前时刻管道当前位置的周向加速度信号，通过S1的时域分析法、频域分析法或者时频域分析法进行预处理和特征量提取，获得该管道当前位置的周向加速度特征量；
S3：根据步骤S1建立的管道磨损程度与周向加速度特征量之间标定关系，确定管道当前时刻的磨损程度，用于管道磨损预警。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种周向加速度传感器，其特征在于，包括底座，所述底座为轮辐型，底座上均匀分布有四个支柱，每一支柱内均开设有圆形的螺纹孔，螺纹孔内安装有芯体，用于测量管道的轴向加速度；
所述底座中心设置有中心孔，底座边缘设置有两个呈180度分布的挂耳，挂耳与其相邻支柱中轴线的夹角为45度，所述底座由能够分体的两部分组成，两部分相对于两挂耳的中轴线轴对称分布，安装时中心孔套设在管壁上，底座的两部分相互扣合后挂耳处采用焊接或螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的周向加速度传感器，其特征在于，四组芯体结构相同，芯体包括下绝缘片、绝缘套、压电陶瓷a、压电陶瓷b、负电极片、正电极片、上绝缘片、压帽a、压帽b和质量块，其中，下绝缘片及正电极片均为圆形薄片，上绝缘片、压电陶瓷a及压电陶瓷b均为圆环形薄片；
所述绝缘套中央开有阶梯槽孔，绝缘套中间的圆形槽两边开有两个半键槽，方便放置压电陶瓷a、压电陶瓷b、正电极片和负电极片；
下绝缘片设置于螺纹孔底部，绝缘套的外径与底座的螺纹孔内径相匹配，绝缘套安装于下绝缘片上部并紧压下绝缘片，绝缘套的中间的圆形槽内依次设置压电陶瓷a、正电极片、压电陶瓷b及上绝缘片，负电极片为两圆环片中间通过薄片连接而成，能够通过翻折中心对称，负电极片一端的圆环片位于下绝缘片与压电陶瓷a之间，另一端翻折使其圆环片位于压电陶瓷b与上绝缘片之间；上绝缘片的上部设置质量块，质量块上部依次设置有压帽a、压帽b，所述底座的螺纹孔顶部设置有上盖，上盖、压帽b及压帽a均设置有外螺纹，与螺纹孔螺纹连接；
下绝缘片、绝缘套、压电陶瓷a、正电极片、压电陶瓷b、上绝缘片、质量块、压帽a、压帽b及上盖同轴设置；所述负电极片中圆环片的尺寸大于压电陶瓷b的尺寸，负电极片和正电极片上分别引出一导线，用于输出冲击产生的电荷量。
3.根据权利要求2所述的周向加速度传感器，其特征在于，所述质量块中心设置有孔，方便引出导线；
所述质量块顶部设置有向下倾斜的圆弧面，该圆弧面与压帽a的底部紧密贴合，起到扩散冲击加速度的效果。
4.根据权利要求3所述的周向加速度传感器，其特征在于，所述上盖、压帽a及压帽b的中心也设置有孔，方便引出导线，上盖、压帽a及压帽b上均匀开有4个安装孔，方便夹持施加预紧力。
5.根据权利要求4所述的周向加速度传感器，其特征在于，其安装过程为：
将支柱内的螺纹孔底部研磨，下绝缘片同轴放入螺纹孔底部，绝缘套同轴放入下绝缘片上，将负电极片一端的圆环片、压电陶瓷a、正电极片、压电陶瓷b依次放入绝缘套中间的圆形槽内，然后再将负电极片的另一端翻折使其另一端的圆环片放入压电陶瓷b上，随后放入上绝缘片，将质量块同轴放在上绝缘片上方；
在质量块上方安装压帽a，使用扭矩扳手旋紧压帽a使其压紧质量块，随后在压帽a上方使用扭矩扳手旋紧压帽b使其压紧压帽a，最后在螺纹孔顶部安装上盖，上盖与螺纹孔螺纹配合。
6.根据权利要求5所述的周向加速度传感器，其特征在于，旋紧压帽a、压帽b的扭矩均为0.5N.M。
7.根据权利要求6所述的周向加速度传感器，其特征在于，所述底座、压帽a、压帽b的材质均为17-4SS不锈钢。
8.一种基于权利要求7所述的周向加速度传感器的冲击定位方法，其特征在于，四组芯体间隔90度布置，四组芯体分别为芯体a、芯体b、芯体c和芯体d，通过四组芯体建立坐标系，以底座中心为原点，以芯体b到芯体d的方向为X轴正方向，以芯体c到芯体a的方向为Y轴正方向，假设芯体a、芯体b，芯体c和芯体d在冲击下分别产生电荷量为Q 1、Q 2、Q 3、Q 4，每个芯体产生的电荷量通过其引出的两导线测量得到；
若受到冲击加速度为a，则 ，其中a x1表示芯体d检测到的加速度，a x2表示芯体b检测到的加速度，a y1表示芯体a检测到的加速度，a y2表示芯体c检测到的加速度；
，/>，/>，/>；
其中d 33表示压电陶瓷a和压电陶瓷b的压电系数，m表示质量块的质量；
由于安装方向相反，a x1与a x2的方向相反，a y1与a y2的方向相反；
得到冲击加速度a：
；
通过坐标系将传感器划分为四个区，其中，坐标系的第一、第二、第三和第四象限分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区，冲击点所在区域的X轴及Y轴加速度值最大，冲击加速度a与X轴的夹角α表示为：
；
α取值范围为0-90°。
9.一种基于权利要求7所述的周向加速度传感器的应用，其特征在于，应用于判断管道磨损程度。
10.根据权利要求9所述的基于周向加速度传感器的应用，其特征在于，包括如下步骤：
S1：通过权利要求7所述的周向加速度传感器对管道不同磨损程度处进行周向加速度信号采集，得到数据集，然后利用时域分析法、频域分析法或者时频域分析法对数据集内的周向加速度信号进行预处理和特征量提取，选出反应管道不同磨损程度的周向加速度特征量，建立管道磨损程度与周向加速度特征量之间标定关系；
S2：实时采集当前时刻管道当前位置的周向加速度信号，通过S1的时域分析法、频域分析法或者时频域分析法进行预处理和特征量提取，获得该管道当前位置的周向加速度特征量；
S3：根据步骤S1建立的管道磨损程度与周向加速度特征量之间标定关系，确定管道当前时刻的磨损程度，用于管道磨损预警。
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