1、 压电式加速度传感器论文学 院 工程学院 专 业 电气自动化 班 级 机电 0902班 学 号 0930070135 姓 名 李 政 指导教师 卫吉良 压电式加速度传感器论文2目录目录 .一、国内外现状 .1二、压电加速度传感器原理 .41压电式加速度传感器构成元件 .62. 压电式加速度传感器幅频特性 .73压电式加速度传感器的灵敏度 .8三、压电式加速度传感器误差形成因素分析 .9四、提高压电加速度传感器频响的措施 .101.材料结构与设计 .102.材料选择问题 .11五、总结 .12六、压电式加速度传感器的实际应用 .12参考文献 .13压电式加速度传感器论文3压电式加速度传感器目前，
2、国内研制的高冲击压电加速度传感器的性能受材料、结构、工艺和安装等因素的影响，量程和上限频率难以得到提高，从而导致在高冲击下测量的线性度较差。现在国内研制的压电传感器样机可测量的最大冲击加速度为 1 OO,OOOg，安装谐振频率约为 9.5kHz，线性度为 10%，还不能完全满足工程使用的要求。因此，为了满足高速碰撞测试和常规触发引信用压电加速度传感器的要求，本文研究提高压电加速度传感器的量程和频响的设计技术，这项技术可应用在钻地武器试验和深层钻地弹引信中。在核武器飞行试验中，均要进行触地测试，了解核弹头碰地的状况，测量其触地加速度，为其触发引信的设计和验证提供依据。在常规钻地弹、侵彻弹等武器研
3、究中，均需要大量程高频响的加速度传感器进行测量。目前国内的传感器难以满足要求，现采用国外的传感器(如 7270A)，但价格昂贵且对华禁运。综上所述，本文研究提高压电传感器的量程和频响的设计技术，为改进压电加速度传感器的性能奠定基础，为高速触地用测试传感器和深侵彻引信传感器的研究提供技术参考。一、国内外现状自 1880年 J.居里和 P.居里发现压电效应以来21，这种类型的压电传感器就广泛应用于各个领域。经过近半个世纪的发展，压电加速度传感器的材料、结构设计和工艺都有了很大的进步。这些对改善传感器的性能起到了至关重要的作用。经过调研，了解到国外几种高冲击压电加速度传感器的主要技术指标，如表 1.
4、1所示。表 1.1国外几种压电加速度传感器的主要技术指标压电式加速度传感器论文4公司名称 灵敏度(mv/g) 频响(Hz) 最大冲击加速度(g)Kistler 8743A1000 0.05 0.5一 10k 120, 000 (士 1%)PCB 350B21 0.05 0.3一 10k(t5%) 100, 000ENDEVC O2225MSA 0.025 0.5一 8k 100, 000压电材料性能的改进以及新型压电材料的研制成功极大地推动了压电传感器的进步。从最开始的石英到 BaTi03压电陶瓷，错钦酸铅(PZT)压电陶瓷，再到压电聚合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)等新型压电材料2l。压电材料
5、制备工艺的进展对压电材料的应用及理论研究具有推动作用，单晶技术的进展培育了许多实用化的压电材料，薄膜工艺的进展为压电器件的平面化、集成化创造了条件。压电材料的这一系列进步为设计大量高性能的压电元件提供了技术保障。压电加速度传感器由最初的基座压缩式结构形式，这种结构因易受外界环境影响，后演变为中心压缩型，然后又改进为性能最佳的各种剪切型设计，如环形剪切型。虽然剪切型的各种性能优异，但是剪切型的结构决定了它不能承受较强的冲击。剪切型对工艺的要求很高，国外的研究机构(如 B对于PZT 8压电陶瓷片，预紧力矩为 0.3N - m(约为 20MPa)。在一定范围内，可以加大预紧力矩来提高传感器各部件之间的接触刚度，从而提高传感器的频响。
