CN2488068Y - 差动式压电加速度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种差动式压电加速度传感器,由壳体、底座、中心架、质量块、压电器件组成,质量块和压电器件至少分成两组,分别通过同一紧固件安装在中心架两侧。本实用新型反应灵敏,上下敏感度一致,加之紧固件与质量块固连,其自身质量也成为整个作用质量的一部分,因此其灵敏度比现有技术明显提高,在同等作用质量的前提下,结构更为紧凑,体积更为小巧。
Description
本实用新型涉及一种加速度传感器，尤其是一种压电加速度传感器，属于传感器技术领域。
据申请人检索，公知的压电加速度传感器均如《机械制造中的测试技术》(主编 黄长艺 卢文祥)一书163页记载的那样，在壳体底座的中心架伸出轴上套装压电器件和质量块，当壳体底座受力运动时，质量块的惯性作用将使得压电器件产生相应的电信号(参见图1)。这种现有压电加速度传感器存在的问题是：质量块在呈向下运动趋势时，需要克服伸出轴的预紧约束，方能使压电器件输出电信号，因此传感器不仅灵敏度较差，而且对上下两个方向敏感度不一致。
本实用新型的目的在于：针对上述现有压电加速度传感器存在的问题，提出一种灵敏度高、各向敏感度一致的差动式压电加速度传感器。
为了达到上述目的，申请人对以下压电传感原理公式进行了的深入理解
∵ F＝ma
q＝DF
V＝q/C
∴ V＝DF/C＝Dma/C＝Dm/C*a＝Ka
以上F——作用力
m——质量(质量块确定后为常数)
a——加速度
q——电荷量
D——压电常数
V——输出电压
C——电容量(压电器件确定后为常数)
K——综合常数(K＝Dm/C)
在此基础上，申请人提出了以下技术方案：本实用新型的差动式压电加速度传感器由壳体、底座、中心架、质量块、压电器件组成，壳体与底座固连，中心架由壳体上伸出，质量块压持压电器件固定在中心架上，并且质量块和压电器件至少分成两组，通过紧固件分别固定在中心架两侧。
由于质量块呈对称分布，无论传感器有向上或向下的加速度，质量块的惯性运动趋势均直接作用于压电器件，因此本实用新型反应灵敏，各向敏感度一致，加之紧固件与质量块固连，其自身质量也成为整个作用质量的一部分，因此本实用新型的灵敏度比现有技术明显提高，在同等作用质量的前提下，结构更为紧凑。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是现有技术本压电加速度传感器的结构示意图。
图2和图3分别是图4所示实施例两种状态的电压输出示意图。
图4是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图4中的差动式压电加速度传感器由分别旋合在壳体3两端的上盖6、底座10构成传感器外壳。壳体3中部伸出中心架，该中心架的中心孔中穿有紧固螺栓7。该螺栓7将上质量块1和上压电陶磁2压持在中心架上部。紧固螺栓7的螺纹段与经地引线5接地的下侧质量块9旋合，并将下压电陶磁4夹持在中心架下部。上质量块1、压电陶磁2、4与紧固螺栓7之间隔有绝缘管。上、下压电陶磁2、4的结合面分别接从底座10引出的信号输出线8。此两压电陶磁中的两对压电陶磁片结合面安装方向相反，从而使得上压电陶磁2所受压力增加时，产生正电荷；而下压电陶磁4所受压力增加时，产生负电荷。
当本实施例的传感器有向下的加速度时，上、下质量块1、9以及紧固螺栓7将共同产生向上的惯性力，使上压电陶磁片结合面所受压力减小，而下压电陶磁片结合面所受压力增大，结果两压电陶磁结合面均有负电荷输出(参见图2)；反之，当本实施例的传感器有向上的加速度时，上、下质量块1、9以及紧固螺栓7将共同产生向下的惯性力，使上压电陶磁片结合面所受压力增大，而下压电陶磁片结合面所受压力减小，结果两压电陶磁结合面均有正电荷输出(参见图3)。这种上、下压电陶磁的差动作用可以得到理想的电压输出波形。
实验表明：本实施例差动式压电加速度传感器的灵敏度比现有压电加速度传感器高出几十倍，而各向灵敏度一致。
Claims (5)
1.一种差动式压电加速度传感器，由壳体、底座、中心架、质量块、压电器件组成，所述壳体与底座固连，中心架由壳体上伸出，质量块压持压电器件固定在中心架上，其特征在于：所述质量块和压电器件至少分成两组，通过紧固件分别固定在中心架两侧。
2.根据权利要求1所述的差动式压电加速度传感器，其特征在于：所述壳体中部中心架的中心孔中穿有紧固螺栓，所述螺栓将上质量块和上压电陶磁压持在中心架上部，其螺纹段与下侧质量块旋合，并将下压电陶磁夹持在中心架下部。
3.根据权利要求1所述的差动式压电加速度传感器，其特征在于：所述上、下压电陶磁的两对压电陶磁片结合面安装方向相反。
4.根据权利要求1所述的差动式压电加速度传感器，其特征在于：所述上质量块、压电陶磁与紧固螺栓之间隔有绝缘管。
5.根据权利要求1所述的差动式压电加速度传感器，其特征在于：所述壳体两端与上盖、底座旋合，构成传感器外壳。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2001
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