压电式加速度传感器结构与性能特点

1、不同结构形式

压电式加速度传感器有多种结构形式，各有其特点。中央安装压缩型结构，压电元件 — 质量块 — 弹簧系统装在圆形中心支柱上，支柱与基座连接，这种结构有高的共振频率。但基座与测试对象连接时，若基座变形则将直接影响拾振器输出，且测试对象和环境温度变化会影响压电元件，使预紧力发生变化，易引起温度漂移。三角剪切形结构中，压电元件由夹持环将其夹牢在三角形中心柱上，加速度计感受轴向振动时，压电元件承受切应力。此结构对底座变形和温度变化有极好的隔离作用，有较高的共振频率和良好的线性。环形剪切型结构简单，能做成极小型、高共振频率的加速度计，环形质量块粘到装在中心支柱上的环形压电元件上，不过粘结剂会随温度增高而变软，因此最高工作温度受到限制。

2、灵敏度与横向灵敏度

压电式加速度传感器的灵敏度有电压灵敏度和电荷灵敏度两种表示方法。电压灵敏度是加速度计输出电压（mV）与所承受加速度之比；电荷灵敏度是加速度计输出电荷与所承受加速度之比。加速度单位为 m/s²，但在振动测量中往往用标准重力加速度 g 作单位，1g = 9.80665m/s²。对给定的压电材料而言，灵敏度随质量块的增大或压电元件的增多而增大。一般来说，加速度计尺寸越大，其固有频率越低。压电晶体加速度计的横向灵敏度表示它对横向（垂直于加速度计轴线）振动的敏感程度，横向灵敏度常以主灵敏度（即加速度计的电压灵敏度或电荷灵敏度）的百分比表示。一般在壳体上用小红点标出最小横向灵敏度方向，一个优良的加速度计的横向灵敏度应小于主灵敏度的 3%，所以压电式加速度计在测试时具有明显的方向性。

3、固定方法与共振频率

不同的固定方法对压电式加速度传感器的共振频率有不同影响。采用钢螺栓固定，是使共振频率能达到出厂共振频率的最好方法，共振频率约为 31kHz。螺栓不得全部拧入基座螺孔，以免引起基座变形，影响加速度计的输出。用云母垫片固定加速度计，共振频率约为 28kHz。在安装面上涂一层薄蜡层固定加速度计，共振频率约为 29kHz。手持探针测振方法，测量误差较大，重复性差，使用上限频率一般不高于 1000Hz，共振频率为 2kHz。用专用永久磁铁固定加速度计，多在低频测量中使用，共振频率为 7kHz。硬性粘接螺栓或粘接剂的固定方法也常使用。