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壓電傳感器靈敏度的探究

壓電傳感器的靈敏度指輸出量微小增量與相應(yīng)輸入量微小增量的比值。比值越大,靈敏度越高。壓電傳感器的靈敏度與構(gòu)成它的三部分的靈敏度有關(guān),由于這三部分串聯(lián),故而壓電傳感器的靈敏度由這三部分的靈敏度相乘。下面分別從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，

·靜態(tài)分析：

·動(dòng)態(tài)分析

在實(shí)際工作中傳感器的輸入可能是變化較快的連續(xù)信號(hào),也可能是脈沖信號(hào),或者周期性輸入。此時(shí)傳感器的輸出特性不再是穩(wěn)態(tài)的,而是出現(xiàn)暫態(tài)過渡特性,即輸出與輸入間的關(guān)系將是一個(gè)隨時(shí)間變化的函數(shù)。對(duì)傳感器的動(dòng)態(tài)特性通常采用幅頻特性進(jìn)行分析。先討論壓電傳感器的力學(xué)系統(tǒng)的幅頻特性,一般把力學(xué)系統(tǒng)歸納為一個(gè)單自由度二階系統(tǒng)[4],通過計(jì)算可得幅頻關(guān)系式為：

結(jié)論

a1根據(jù)靜態(tài)分析,要提高壓電傳感器的靈敏

度,可通過提高其各個(gè)組成部分的靈敏度,即提高力學(xué)系統(tǒng)的彈性柔順系數(shù)、壓電陶瓷片的等效壓電常數(shù)和測(cè)量線路的放大倍數(shù),其中以提高壓電陶瓷片的壓電常數(shù)的潛力zui大。

b1根據(jù)動(dòng)態(tài)分析,壓電傳感器的靈敏度要結(jié)合外界力的變化頻率來考慮。在幅頻特性平坦區(qū)間,通過增加力學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量,提高壓電陶瓷片的壓電常數(shù),以及減小力學(xué)系統(tǒng)的剛度系數(shù)、測(cè)量線路的反饋電容等方法可提高壓電傳感器的靈敏度。

c1結(jié)合靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析得知,提高壓電陶瓷片的壓電常數(shù)能夠有效地提高壓電傳感器的靈敏度,同時(shí)也是非常實(shí)用的方法之一。這是因?yàn)榭梢暂^容易地通過調(diào)整壓電陶瓷的化學(xué)組成的途徑來提高壓電陶瓷片的壓電常數(shù)。而且壓電陶瓷片可以通過選擇合適的振動(dòng)模式和串并聯(lián)組合方式來提高壓電陶瓷片的有效壓電常數(shù)。