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壓電式振動傳感器的基本原理及結(jié)構(gòu)類型
發(fā)布時間:2022-03-27 09:56:58

壓電式振動傳感器在民用航空飛機(jī)、直升機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)上有著廣泛的應(yīng)用,用來進(jìn)行模態(tài)測試、發(fā)動機(jī)的振動監(jiān)測和分析、飛行測試等。壓電式振動傳感器在發(fā)動機(jī)研制、生產(chǎn)和使用過程中,對發(fā)動機(jī)進(jìn)行振動測量和監(jiān)視,常用于振動監(jiān)測系統(tǒng)和健康診斷系統(tǒng)中。

壓電圖1.png

1、壓電效應(yīng)原理

壓電振動傳感器基于正壓電效應(yīng),將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,即實(shí)現(xiàn)“力—電”轉(zhuǎn)換。某些材料在沿一定方向受到外力作用而變形時,會同時在其兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的等量電荷,且電荷量與施加外力的大小成正比,如圖1所示。當(dāng)外力去掉后,它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng),這種材料稱為壓電材料,由壓電材料制成的元件稱為壓電敏感元件。當(dāng)感受到外界振動(即外力呈周期性變化)時,壓電敏感元件表面的電荷亦呈現(xiàn)周期性變化,且變化頻率與振動頻率一致。通過對壓電敏感元件表面電荷信號的采集和測量,即可實(shí)現(xiàn)振動測量的目的。

壓電圖2.png

2、壓電式振動傳感器的結(jié)構(gòu)類型

壓電式振動傳感器的結(jié)構(gòu)通常采用壓縮式和剪切式兩種形式,具體如圖2所示。所謂壓縮式,是指外力垂直作用于壓電敏感元件表面,會在該面產(chǎn)生電荷;所謂剪切式,是指外力平行作用于壓電敏感元件表面,會在該面產(chǎn)生電荷。相應(yīng)的,受感器的結(jié)構(gòu)形式也分為壓縮式和剪切式。

壓縮式的結(jié)構(gòu)通常由預(yù)緊螺桿、預(yù)緊螺栓、質(zhì)量塊、壓電敏感元件和外殼等組成。敏感元件的預(yù)緊方式為預(yù)緊螺桿與預(yù)緊螺栓間的預(yù)緊,預(yù)緊螺母預(yù)緊力的大小決定了壓電敏感元件以及質(zhì)量塊的預(yù)緊程度。

剪切式的結(jié)構(gòu)通常由預(yù)緊筒、質(zhì)量塊、壓電敏感元件、底座和外殼等組成。敏感元件的預(yù)緊方式為環(huán)形狀預(yù)緊筒。將質(zhì)量塊與壓電敏感元件箍緊,預(yù)緊筒與質(zhì)量塊間的過盈量決定了壓電敏感元件以及質(zhì)量塊的預(yù)緊程度。

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