通用剪切加速度传感器是利用压电元件受剪切应力而产生压电效应。按压电元件的结构形式,可分为环形剪切型、三角剪切型、隔离剪切型等加速度传感器。以下通过分析环形剪切型加速度传感器,来了解剪切型加速度传感器的原理。环形剪切型加速度传感器的圆环形压电陶瓷和质量环套在传感器的中心柱上。压电陶瓷的极化方向平行于传感器的轴线(z轴)。当传感器受到轴向振动时,质量环由于惯性产生一滞后,使压电陶瓷受到一个剪切应力t4的作用,并在其内外表面产生电荷。其电荷密度σ2=d24t4。因为压电陶瓷的X轴和y轴等效,所以也可按σ1=d15t5计算。

环形剪切加速度传感器的灵敏度和频响都很高,横向灵敏度比压缩型小得 1一外壳;2一中心柱;3一质量块; 多,而且结构简,4一压电陶瓷;5一基座。 单,体积小,重环形剪切型压电式,加速度传感器量轻(小至零点几克),有利于传感器的微型化。但是,由于压电陶瓷与中心柱之间,以及惯性质量环与压电陶瓷之间要用环氧树脂胶粘结,要求一次装配成功,因此成品率受到影响。更主要的是由于胶的作用,使用温度被限制在-55~+260压电陶瓷的C范围,这种传感器不适宜在更高的温度环境中使用。

剪切型加速度传感器由于采用了重心重合的结构,克服了因重心不重合而引起的横向加速度干扰的缺点。因此它比压缩型加速度传感器的横向灵敏度要小得多。此外,由于压电元件通常连接到中心柱上,而不与基座直接接触,有效地隔离了基座应变。而且壳体与弹簧一质量系统隔离,声学噪声和瞬变温度影响也很小。表9-2列出了一组丹麦B・K公司产品性台旨比耸皎。持原状的触发器不改变状态。由于不存在异步计数器那种纹波进位造成的延迟时间积累,所以能取得较高的计数速度,输出编码也不会发生纹波进位时的那种混乱。工作原理，4位二进制计数器的状态表①。观察该表可以看出,Q。在每个计数脉冲到来时都要翻转一次;o1需要在Oo=1时准各好翻转的条件,下一个计数脉冲沿到达时立即翻转;Q2在QO=01=1时需要准各好翻转条件,在其次态翻转;o3则在QO=Ol=O2=1的次态翻转;以此类推,可以扩展到更多的位数。于是,同步二进制计数器可用r触发器来实现,根据每个触发器状态翻转的条件确定其r输入端的逻辑值,以控制它是否翻转。可以推出Ⅳ位二进制计数器第1位T触发器激励方程.

通用剪切加速度传感器其结构类似于压缩传感器。压电传感器位于柱和质量块之间，压缩环或螺栓用于提供预载。当接收外部振动时，质量产生的剪切应力直接作用于敏感元件。由于敏感元件与传感器底座分离，因此敏感元件受温度影响较小。压电元件径向安装在固定的支柱周围，惯性质量块安装在这些元件周围。整个结构通过常用的粘结方法连接，剪切加速度通常表现出较高的基础应变敏感性和温度瞬态响应敏感性。一些研究小组和企业还开发了多模式混合冲击加速度传感器和三轴冲击加速度传感器，以满足复杂的空间测量需求。压电加速度计的数学和物理模型类似于压阻式和电容式加速度计。他们通过测量2阶系统中质量块的位移间接测量加速度。三者之间的区别在于测量质量块位移的方法。压电加速度计利用压电效应，正压电效应，即当某些电介质在外力作用下沿某一方向变形时，会发生内部极化现象，并且在其两个相对的表面上存在正负相反的电荷。通过测量两级压电材料之间的电位差，可以获得变形。压电原理广泛应用于宏观加速度计中。这种加速度计的结构主要是夹在底座和质量块之间的压阻材料。MEaS通用剪切加速度传感器的结构与压阻式微加速度计类似。它们是悬臂梁末端带有质量块的振动系统。它们之间的区别在于镀在梁上的材料不同。当然，压电加速度计只需要镀上压电材料，而不需要压阻材料。

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