压电加速度计在不同安装方式下的响应分析

在固体火箭发动机力学试验中,不同的安装方式会对压电加速度计的响应产生影响,从而会影响最终的实验结果。通过建立力学理论模型,分析得出压电加速度计的安装谐振频率与加速度计和试件间的连接刚度成正比关系。通过设立多组对比实验,比较不同安装方式下的压电加速度计灵敏度幅值、相对偏差随频率和加速度的变化关系,得出不同安装方式下压电加速度计的适用范围。502胶水的安装方式可以同时满足精度要求很高、试验时间较长、试验频率范围广的要求,而胶木座、磁座、磁座+502、双面胶的安装方式均有不同的使用限制。同时,通过对比180°同轴安装和直接安装时的压电加速度计安装传递系数随频率的变化关系,进一步验证直接安装可以避免多级传递带来的偏差。     

体硅加工的压电式微加速度计的设计

提出并设计了一种采用体硅微制造工艺制造的压电式微加速度计,其中体硅加工的硅质量块由悬臂梁支撑且悬臂梁部分区域沉积ZnO压电薄膜.通过对压电悬臂梁建立一维解析模型,研究了影响加速度计灵敏度的结构因素.在此基础上,利用有限元方法软件ANSYS设计了实际的微加速度计,并对六种不同的微加速度计结构进行了分析,得到了不同结构微加速度计的工作频率范围及灵敏度结果.     

压电加速度计的结构与其输出灵敏度的关系

在对压电加速度计输出灵敏度的检测中,我们发现中心压缩式结构压电加速度计的输出灵敏度会随着时间的推移有上下波动的现象,而在剪切型结构的压电加速度计中,它的输出灵敏度变化相对要小得多.围绕这一现象,我们展开了理论分析和数据测试,供讨论.     

压电加速度计结构与其输出灵敏度的关系

在对压电加速度计输出灵敏度的检测中，我们发现中心压缩式结构压电加速度计的输出灵敏度会随着时间的推移有上下波动的现象，而在剪切型结构的压电加速度计中，它的输出灵敏度变化相对要小得多。围绕这一现象，我们展开了理论分析和数据测试，供讨论。     

基于Ansys的压电式四臂加速度计模拟分析

介绍了压电式四臂微加速度计的工作原理,耦合场分析原理以及ANSYS软件在压电分析中的具体应用.以压电式四臂加速度计为例,使用ANSYS软件对其进行了静态,模态等分析,得出了压电层厚度、悬臂厚度、长度对加速度计灵敏度的影响.在模态分析中得出了加速度计的前三阶固有频率和与之对应的振动形态.本文的结果可以直接应用到加速度计结构的优化设计.     

压电加速度计的幅值非线性度研究

长期研究分析压电加速度计冲击试验的大量测试数据 ,找出了一个描述压电加速度计幅值非线性度的数学公式 ,并根据该公式可推算出压电加速度计量程内的任一加速度时的电荷灵敏度 ,该方法较用最小二乘法计算的幅值非线性度方便、简单 ,且更符合压电加速度计的真实特性     

压电加速度计特性的研究

本文给出了用四个传感器结构参数表征的一般化压电加速度计模型。并由定义确定了这四个传感器结构参数。在建立了传感器二端口网络模型后,对二端口网络进行参数变换,得到了表征压电加速度计特性的两类函数。这两类函数给出了有关压电加速度计特性的全部信息。最后,应用所得到的结论推导国内外有关互易法校准压电加速度计绝对灵敏度表达式,结论完全一致。     

PVDF压电加速度传感器电荷灵敏度影响因素分析

建立PVDF压电模型,依据压电方程和加速度计基本原理,推导和分析了PVDF压电薄膜加速度传感器电荷灵敏度的影响因素,并设计实验进行了验证.公式推导和实验证明,PVDF压电加速度传感器电荷灵敏度随压电薄膜的面积增大而增大,随厚度增大而减小.,随预紧弹簧的刚度增大而减小.     

压电加速度计横向灵敏度研究

通过长期对压电加速度计横向灵敏度的理论研究,又对标定出的大量数据进行分析对比,找出了产生横向灵敏度的诸多因素,进而指出了减小横向灵敏度的方法。     

压电加速度计在水工闸门模态测试中的应用

为了用试验法研究某水工闸门的振动特性,在分析压电加速度计性能指标的基础之上,针对某水利枢纽上的平面闸门,选用HK9104型压电加速度计,设计测试系统,运用脉冲锤击法进行模态测试,通过模态分析得到闸门结构的模态振型和模态参数.结果表明:闸门的固有频率以低频为主,分布在较宽范围内,这是引起流激振动的主要内因,压电加速度计具有较好的低频响应特性和较高的灵敏度.     

一种沟槽结构四臂压电式加速度计的仿真设计

介绍了现有四臂压电式加速度计的工作原理及ANSYS软件在压电式加速度计方面的应用。将传统的四臂压电式加速度的悬臂梁改用沟槽式结构。并使用ANSYS软件进行仿真分析,发现沟槽结构的加速度计的灵敏度可以高达0.633 5mV/gn,远高于平坦基体表面结构式加速度计的灵敏度(0.281 95mV/gn)。     

压电加速度传感器的建模方法研究

介绍了压电加速度传感器固有频率的计算方法,根据中心压缩型和平面剪切型压电传感器的物理模型,建立其力学模型。通过计算和实验结果对比,引入接触刚度对计算模型进行修正,结果表明本文的计算方法是正确的。     

Surface micromachined piezoelectric accelerometers (PiXLs)

The design, fabrication, and characterization of surface micromachined piezoelectric accelerometers are presented in this paper. The thin-film accelerometers employ zinc oxide (ZnO) as the active piezoelectric material, with different designs using either polysilicon or ZnO bimorph substrates. Sensitivity analyses are presented for two specific sensor designs. Guidelines for design optimization are derived by combining expressions for device sensitivity and resonant frequency. Two microfabrication techniques based on SiO₂ and Si sacrificial etching are outlined. Techniques for residual stress compensation in both fabrication processes are discussed. Accelerometers based on both processes have been fabricated and characterized. A sensitivity of 0.95 fC/g and resonant frequency of 3.3 kHz has been realized for a simple cantilever accelerometer fabricated using the sacrificial SiO₂ process. Sensors fabricated in the sacrificial Si process with discrete proof masses have exhibited sensitivities of 13.3 fC/g and 44.7 fC/g at resonant frequencies of 2.23 kHz and 1.02 kHz, respectively     

基于压电加速度计的同振型矢量水听器的设计

介绍一种压电加速度计在新型水声接收换能器———同振型矢量水听器设计中的应用方法。叙述了采用压电加速度计设计同振型矢量水听器的理论依据,并给出根据此方法设计制作的同振型矢量水听器的自由场开路电压灵敏度和指向性图测试结果:自由场电压灵敏度为-190～-200dB(0dB=1V/μPa,测试频率1000Hz),指向性图分辨力kd>20dB。     

A digital piezoelectric accelerometer with sigma-delta servo technique

This paper presents the design and performance of a direct digital accelerometer using oversampling sigma-delta servo electronics. The measuring system, also called an ‘electromechanical sigma-delta modulator’, is based on a piezoelectric measuring cell integrated inside the first stage of a second-order sigma-delta modulator. The piezoelectric measuring cell has a new structure in order to realize the acceleration sensing and the servo-loop summer. The active material used in an inexpensive and versatile piezoelectric polymer, polyvinylidene fluoride (PVDF). The accelerometer aims at a working range of ± 1 g and eight-bit resolution. It is suited for vibration measurement.     

压电加速度传感器的固有频率计算方法研究

针对压电加速度传感器在工程应用中的特点,从传感器的力学模型出发,建立数学模型,分析了基座、压电片、质量块对压缩型压电加速度传感器固有频率的影响,通过计算和仿真,得出了影响传感器固有频率的一些影响因素与变化规律。计算和仿真结果表明了计算方法的有效性。