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什么是压电力传感器

作者:  时间:2012-12-05 09:45:31  点击数:

 

压电力传感器

    压电力传感器适合于测量动态和准静态的力,还可有条件地用于静态力测量。这种传感器用石英晶体片做主动测量元件。受载时,在石英晶体片表面产生与载荷成正比的电荷,根据晶体切片表面与晶体轴所成的角度,石英晶体片分为拉力敏感和压力敏感两种。所产生的电荷及电荷变化经后接的电荷放大器转换为相应的电压输出。石英晶体片具有很高的机械强度、线性的电荷特性曲线和很小的温度依赖性,并具有很高的电阻率。由于在力作用的瞬间即产生电荷,因此石英晶体片传感器尤其适合测量快变和突变的载荷,它同时也被应用于高温环境下。

为一个压电式力传感器结构的剖面图。在两个钢环之间配置有环状的压电晶体片,两晶体片之间为一电极,用于接受所产生的电荷。根据传感器的不同尺寸,石英晶体片可做成环状

薄片,也有做成多个石英晶体片埋在一环形绝缘体中的形式(图2-11和图2- 12)。将多个不同切片类型的石英晶体片互相叠起来;这样可得到一种测量两个或三个分力的传感器,比如既可测压力又可测剪切力。图2 - 12的石英晶体片配置方式可用来测量转矩。

压电式力传感器具有很好的刚度,受载时的变形仅为几微米。压电式力传感器可用来测量高频的动态变化力。由于它的分辨率高,因而可用来测量微小的动态载荷。这种传感器的精度等级为l%。设计中应对传导电荷的绝缘措施予以注意。另外,在工程中常需要研究机械系统的结构阻抗,为此发展了一种所谓的阻抗头。这种阻抗头本质上是一种双传感器结构,它

将一个测力器和一个压电加速度计组合成一个整体。由于阻抗基本上涉及力和速度,因此一般采用加速度来测量,加速度计使用方便且易于通过电或数字的方式进行积分来获得速度。