压电加速度传感器测量中的温度补偿设计.pdf

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1、压电加速度传感器测量中的温度补偿设计吴晓娜，白金柯(河南化工职业学院机械电子系，河南郑州450042)DesignforthePiezoelectricAccelerationSensorintheMeasurementofTemperatureCompensationWUXiaona，BAIJinke(DepartmentofMechanicalandElectronicEngineering，HenanVocationalCollegeofChemicalTechnology，Zhengzhou

2、450042，China)摘要：为了解决压电加速度传感器易受温度影0引言响的缺点，通过分析其测量原理和温度变化对压电传感器性能的影响，提出了在压电加速度测量系统随着现代工业和自动化程度的提高，动态测中加入热敏元件进行温度测量，并利用单片机软件试、实时自动检测已成为发展的必然趋势。振动与进行自动实时温度补偿的方法。结果表明，实施温冲击能否精确测量对动态测试而言至关重要，压电度补偿后，提高了压电加速度传感器的工作性能与加速度传感器具有动态响应好、测量范围宽和灵敏可靠性。度高等优点，常被用于动态测控系统中

3、，来获取振关键词：压电加速度传感器；温度补偿；测量动和冲击信号。中图分类号：TP212压电陶瓷因其成本低、工艺性好、灵敏度高，而文献标识码：A成为压电传感器的常用压电材料。但压电陶瓷本文章编号：1001—2257(2015)04—0062—03身的性能很容易受温度变化的影响，而一般的压电Abstract：Inordertosolvetheproblems0fpie—加速度传感器自身又没有温度补偿功能，若直接将zoelectricaccelerationsensorsareaffectedgreatl

4、y其用到环境温度波动比较大的场合，则传感器的可bytemperature，basedontheanalysisofthemeas—靠性会降低。为了提高压电加速度传感器的工作uringprincipleofpiezoelectricaccelerationsensors可靠性，扩大压电陶瓷所制成的加速度传感器的使andtheinfluenceoftemperatureontheperform—用范围，在测量时对其进行温度补偿就很有必要。anceofsensors，Amethodofinthepiezo

5、electric1压电加速度传感器的测量原理accelerationmeasurementsystemwiththetemper—aturesensorfortemperaturemeasurementispro—压电式加速度传感器是基于某些电介质的压posedandthemethodofusingthesingle——chipmi——电效应工作的，主要由压电元件、弹性元件、质量块以及外壳等组成。在结构上可分为剪切型和压缩crocomputersoftwareforautomatictemperat

6、ure型，这里以压缩型为例来说明其原理。一种压缩式compensationisrealized．Theresultsshowthataf—压电加速度计的结构原理如图1所示。在压电片tertheimplementationoftemperaturecompensa—体tiontheworkingperformanceandreliabilityofpi—rll弹簧ezoelectricaccelerationsensorsaregreatlyin—i质量块creased．l压电片：盥誓蕾／Keywor

7、ds：piezoelectricaccelerationsensors；-：‘；啡，Ⅷ●输出端temperaturecompensation；measurement基座收稿日期：2014—12一O5图1压电式加速度计的结构原理·62·《机械与电子}2015(4)上放一个质量块，用一弹簧压紧施加预应力，这样电压输出，2路信号都经过A／D转换送人到单片机既可以保证两压电片间接触良好避免压力变化而中ll4]，最终单片机通过对送人的数据分析处理后再产生的非线性误差，又能使压电片在交变力作用下次进行输出。系统

8、进行实时温度补偿的具体方法始终受压。是：通过具体的实验，标定出压电加速度传感器在测量时，通过基座将传感器紧固在被测物体不同温度下所对应的温度漂移值，然后把标定的结上。当传感器承受振动时，质量块受到了与加速度果以数据表的形式存放到单片机的只读存储器中。方向相反的惯性力作用，这样压电元件就受到了一在实际测量时，单片机会依据接收的实时温度信息个来自于质量块并正比于加速度的交变力作用。对结果进行自动补偿和修正。当被测物体的振动频率比传感器的固有频率远远3．2系统中硬件的选择小