如何选择压电式加速度传感器？

压电式加速度传感器原理

压电式加速度传感器，又称压电加速度计，它是利用压电材料的压电效应工作的，所谓压电效应，是指某些电介质，当它在一定方向上受到机械外力作用而变形时，其内部就会发生电极化，从而导致电介质的两相对表面上出现大小相等、符号相反的电荷。  

当外力方向改变时，电荷的极性也跟着其电荷量的大小与外力成正比。当外力去掉后，电介质又恢复不带电状态，这种现象称为正压电效应反过来，当在电介质的极化方向上外加电场时，它就会产生变形，这种现象称为逆压电效应，压电加速度计是利用正压电效应工作的。

具有压电效应的电介质称为压电材料，在自然界中，具有压电效应的物质很多，但大多数共效应很微弱，只有少数如石英晶体、压电陶瓷等才有较强的压电效应。

压电式加速度传感器技术参数

工作温度　-196～+200℃

测量范围　0.001～800MPa

重复性　0.5～1%FS

灵敏度　0.2～1000PC/MPa

非线性　0.3～1%FS 迟滞　1%FS

固有频率　75～500kHz

温度漂移　0.02～0.5%FS/℃

加速度灵敏度　0.01～100MPa/g

灵敏度温度系数　0.02～0.5%/℃   

压电式加速度传感器的选择方法 

一、灵敏度的选择  

制造商在产品介绍或说明书中一般都给出传感器的灵敏度和参考量程范围，目的是让用户在选择不同灵敏度的加速度传感器时能方便地选出合适的产品，最小加速度测量值也称最小分辨率，考虑到后级放大电路噪声问题，应尽量远离最小可用值，以确保最佳信噪比。最大测量极限要考虑加速度传感器自身的非线性影响和后续仪器的最大输出电压。  

估算方法：最大被测加速度×传感器电荷（电压）灵敏度，其数值是否超过配套仪器的最大输入电荷（电压）值。建议如已知被测加速度范围可在传感器指标中的“参考量程范围”中选择（兼顾频响、重量），同时，在频响、质量允许的情况下，尽量选择高灵敏度的传感器，以提高后续仪器输入信号，提高信噪比。在兼顾频响、质量的同时，可参照以下范围选择传感器灵敏度：以电荷输出型压电加速度传感器为例：  

1. 土木工程和超大型机械结构的振动在0.1g-10g（1g=9.81m/s2）左右，可选电荷灵敏度在300pC/ms-2～30pC/ms-2的压电加速度传感器，属于电荷输出型压电加速度传感器。  

2. 特殊的土木结构（如桩基）和机械设备的振动在100ms-2～1000ms-2，可选择20pC/ms-2～2pC/ms-2的加速度传感器。  

3. 冲击，碰撞测量量程一般10000ms-2～1000000ms-2，可选则传感器灵敏度是0.2pC/ms-2～0.002pC/ms-2的加速度传感器。  

二、频率选择  

制造商给出的加速度传感器的频响曲线是用螺钉刚性连接安装的。  

一般将曲线分成二段：谐振频率和使用频率。使用频率是按灵敏度偏差给出的，有±10%、±5%、±3dB。谐振频率一般是避开不用的，但也有特例，如轴承故障检测。选择加速度传感器的频率范围应高于被测试件的振动频率。有倍频分析要求的加速度传感器频率响应应更高。土木工程一般是低频振动，加速度传感器频率响应范围可选择0.2Hz～1kHz，机械设备一般是中频段，可根据设备转速、设备刚度等因素综合估算振动频率，选择0.5Hz～5kHz的加速度传感器。如发电机转速在3000rms时，除以60s此时它的主频率为50Hz。碰撞、冲击测量高频居多。  

加速度传感器的安装方式不同也会改变使用频响（对振动值影响不大）。  

安装面要平整、光洁，安装选择应根据方便、安全的原则。我们给出同一只RC6500S加速度传感器不同安装方式的使用频率：螺钉刚性连接（±10%误差）10kHz;环氧胶或“502”粘接安装6kHz;磁力吸座安装2kHz；双面胶安装1kHz。由此可见，安装方式的不同对测试频率的响应影响很大，应注意选择。加速度传感器的质量、灵敏度与使用频率成反比，灵敏度高，质量大，使用频率低，这也是选择的技巧。

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