壓電陶瓷感測器
壓電陶瓷感測器
壓電陶瓷感測器的主要工作原理是正壓電效應,由於經過外力作用后,產生的電荷只能在迴路具有無限大的輸入阻抗時才能保存,而實際上不會有這種情況存在,所以壓電陶瓷感測器只能用於測量、感知動態或准靜態的應力。
主要用於加速度、壓力和振動等各種物理量及其變化的測量。壓電陶瓷感測器已成為各種控制系統和檢測儀錶的關鍵部件而得到廣泛應用。
壓電陶瓷加速度感測器是一種常用的加速度計,它具有體積小、結構簡單、重量輕、使用壽命長等優點,在飛機、汽車、船舶、橋樑和建築的振動和衝擊測量中普遍使用,特別是航空和宇航領域,壓電陶瓷加速度感測器更具有其獨特的地位。
壓電陶瓷感測器在汽車發動機內部燃燒壓力、真空度以及點火角不匹配引起的爆震測量方面發揮著重要作用。在軍事工業中,壓電陶瓷感測器被用於測量槍膛在子彈射出的瞬間膛壓的變化和炮口衝擊波壓力,既可測量大壓力,也可測量微小壓力。
圖1-1 壓電陶瓷爆震感測器結構示意圖
其中,1為振動體;2為絕緣墊圈;3為電極片;4為壓電陶瓷體;5為壓塊;6為配重塊;7為防松螺母;8為絕緣套。
1、工作溫度:;
2、溫度敏感性:;
3、靈敏性(RMS):在時為 ;
4、線性度:在時為時的;
5、電容:。
壓電陶瓷感測器實質上是一個電荷發生器,它利用鋯鈦酸鉛固溶體的壓電效應,將機械能轉換成電能。當壓電感測器中的壓電陶瓷承受被測機械應力的作用時,在它的兩個極面上出現極性相反但電量相等的電荷,我們可以把壓電感測器看成一個靜電發生器[圖1-2(a)],也可以把它視為兩極板上聚集異性電荷,中間為絕緣體的電容器[圖1-2(b)]。因此,壓電感測器可以等效地看做一個電壓源U和一個電容器C的串聯電路[圖1-2(c)]。
壓電陶瓷壓力感測器的工作原理:讓感測器的工作端面感受(衝擊)壓力,感測器產生電荷(或電壓),測試系統對這一電荷(或電壓)進行放大,然後轉換成壓力、加速度、機械衝擊和振動等物理量。
圖1-3壓電陶瓷壓力感測器的基本結構圖
其中,1為閃電極芯;2為外殼;3為金膜;4為陶瓷體;5為絕緣層。
圖1-4實物照片
1、產品主性能指標
(1)外形尺寸(mm):;
(2)工作溫度:;
(3)響應時間:;
(4)測量範圍:;
圖1-5 HTY320B型感測器在5MPa時的響應特性
2、響應測試
圖1-5為HTYY320B型(壓電陶瓷壓力)感測器在時的響應輸出曲線。