加速度振动传感器是一种测量结构振动或运动加速度的装置。振动或运动(加速度)变化引起的力使质量“挤压”压电材料,产生与施加在压电材料上的力成比例的电荷。因为电荷与力成正比,质量是一个常数,所以电荷也与加速度成正比。
有两种类型的压电加速度计(振动传感器)。***种是“高阻抗”电荷输出加速度计。在这种加速度计中,压电晶体产生的电荷直接与测量仪器相连。这种类型的加速度计也用于高温应用(>120C),在高温应用中,不能使用低阻抗模型。
第二类加速度计是低阻抗输出加速度计。低阻抗加速度计的前端是电荷加速度计,但它有一个微小的内置微型电路和FET晶体管,可以将电荷转换成低阻抗电压,从而很容易与标准仪器连接。
压电加速度计依靠石英或陶瓷晶体的压电效应来产生与外加加速度成比例的电输出。压电效应在晶体上产生一个相反的带电粒子积累。这种电荷与施加的力或应力成正比。施加在石英晶体晶格结构上的力会改变正负离子的排列,从而导致这些带电离子在相对表面上积聚。这些带电荷的离子聚集在***终受晶体管微电子技术制约的电极上。
在加速振动传感器中,晶体上的应力是地震质量对晶体施加力的结果。在规定的频率范围内,这种结构近似地服从牛顿运动定律,f=ma。因此,累积电荷总量与作用力成正比,作用力与加速度成正比。电极收集电荷并通过电线将其传输到信号调节器,该调节器可以是远程的,也可以内置在加速度计中。
剪切模式设计了中心柱和地震质量之间的传感晶体的结合或“夹层”。压缩环或螺柱施加产生刚性线性结构所需的预载力。在加速度作用下,质量使剪切应力施加到感测晶体上。通过将传感晶体与底座和外壳隔离,剪切加速度计在抑制热瞬态和底座弯曲效应方面表现出色。此外,剪切几何结构本身具有较小的尺寸,从而将对测试结构的质量荷载效应降至***低。