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通用剪切加速度傳感器是利用壓電元件受剪切應力而產生壓電效應。按壓電元件的結構形式,可分為環形剪切型、三角剪切型、隔離剪切型等加速度傳感器。以下通過分析環形剪切型加速度傳感器,來了解剪切型加速度傳感器的原理。環形剪切型加速度傳感器的圓環形壓電陶瓷和質量環套在傳感器的中心柱上。壓電陶瓷的極化方向平行于傳感器的軸線(z軸)。當傳感器受到軸向振動時,質量環由于慣性產生一滯后,使壓電陶瓷受到一個剪切應力t4的作用,并在其內外表面產生電荷。其電荷密度σ2=d24t4。因為壓電陶瓷的X軸和y軸等效,所以也可按σ1=d15t5計算。

環形剪切加速度傳感器的靈敏度和頻響都很高,橫向靈敏度比壓縮型小得 1一外殼;2一中心柱;3一質量塊; 多,而且結構簡,4一壓電陶瓷;5一基座。 單,體積小,重環形剪切型壓電式,加速度傳感器量輕(小至零點幾克),有利于傳感器的微型化。但是,由于壓電陶瓷與中心柱之間,以及慣性質量環與壓電陶瓷之間要用環氧樹脂膠粘結,要求一次裝配成功,因此成品率受到影響。更主要的是由于膠的作用,使用溫度被限制在-55~+260壓電陶瓷的C范圍,這種傳感器不適宜在更高的溫度環境中使用。

剪切型加速度傳感器由于采用了重心重合的結構,克服了因重心不重合而引起的橫向加速度干擾的缺點。因此它比壓縮型加速度傳感器的橫向靈敏度要小得多。此外,由于壓電元件通常連接到中心柱上,而不與基座直接接觸,有效地隔離了基座應變。而且殼體與彈簧一質量系統隔離,聲學噪聲和瞬變溫度影響也很小。表9-2列出了一組丹麥B?K公司產品性臺旨比聳皎。持原狀的觸發器不改變狀態。由于不存在異步計數器那種紋波進位造成的延遲時間積累,所以能取得較高的計數速度,輸出編碼也不會發生紋波進位時的那種混亂。工作原理，4位二進制計數器的狀態表①。觀察該表可以看出,Q。在每個計數脈沖到來時都要翻轉一次;o1需要在Oo=1時準各好翻轉的條件,下一個計數脈沖沿到達時立即翻轉;Q2在QO=01=1時需要準各好翻轉條件,在其次態翻轉;o3則在QO=Ol=O2=1的次態翻轉;以此類推,可以擴展到更多的位數。于是,同步二進制計數器可用r觸發器來實現,根據每個觸發器狀態翻轉的條件確定其r輸入端的邏輯值,以控制它是否翻轉?？梢酝瞥觫粑欢M制計數器第1位T觸發器激勵方程.

通用剪切加速度傳感器其結構類似于壓縮傳感器。壓電傳感器位于柱和質量塊之間，壓縮環或螺栓用于提供預載。當接收外部振動時，質量產生的剪切應力直接作用于敏感元件。由于敏感元件與傳感器底座分離，因此敏感元件受溫度影響較小。壓電元件徑向安裝在固定的支柱周圍，慣性質量塊安裝在這些元件周圍。整個結構通過常用的粘結方法連接，剪切加速度通常表現出較高的基礎應變敏感性和溫度瞬態響應敏感性。一些研究小組和企業還開發了多模式混合沖擊加速度傳感器和三軸沖擊加速度傳感器，以滿足復雜的空間測量需求。壓電加速度計的數學和物理模型類似于壓阻式和電容式加速度計。他們通過測量2階系統中質量塊的位移間接測量加速度。三者之間的區別在于測量質量塊位移的方法。壓電加速度計利用壓電效應，正壓電效應，即當某些電介質在外力作用下沿某一方向變形時，會發生內部極化現象，并且在其兩個相對的表面上存在正負相反的電荷。通過測量兩級壓電材料之間的電位差，可以獲得變形。壓電原理廣泛應用于宏觀加速度計中。這種加速度計的結構主要是夾在底座和質量塊之間的壓阻材料。MEaS通用剪切加速度傳感器的結構與壓阻式微加速度計類似。它們是懸臂梁末端帶有質量塊的振動系統。它們之間的區別在于鍍在梁上的材料不同。當然，壓電加速度計只需要鍍上壓電材料，而不需要壓阻材料。

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