AN1930 壓電式振動(dòng)傳感器為何能檢測(cè)振動(dòng)？WVD

壓電式振動(dòng)傳感器檢測(cè)振動(dòng)的核心機(jī)制基于?正壓電效應(yīng)?，其工作原理可分為以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

1. 壓電效應(yīng)基礎(chǔ)

壓電材料（如石英晶體、PZT陶瓷）在受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，導(dǎo)致正負(fù)電荷中心分離，在材料表面產(chǎn)生極性相反的電荷（電壓）。這一過(guò)程將機(jī)械振動(dòng)能量直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?。電荷量（Q）與施加的力（F）成正比，關(guān)系式為：

Q = d × F?（d為壓電常數(shù)）?。

2. 慣性質(zhì)量塊作用

傳感器內(nèi)部包含質(zhì)量塊-壓電元件結(jié)構(gòu)。當(dāng)基座隨被測(cè)物體振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊因慣性產(chǎn)生與振動(dòng)加速度（a）方向相反的慣性力（F = m × a），該力作用于壓電元件上，使其形變并輸出電荷信號(hào)?。

3. 信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大

壓電元件產(chǎn)生的高阻抗電荷信號(hào)需通過(guò)電荷放大器或電壓放大器轉(zhuǎn)換為低阻抗電壓信號(hào)，并放大至可測(cè)量水平?。這一過(guò)程解決了壓電材料直流響應(yīng)差的問(wèn)題?。

4. 頻率響應(yīng)特性

壓電式傳感器具有?寬頻帶?（通常覆蓋0.1Hz至數(shù)kHz）和?高靈敏度?，尤其適合高頻振動(dòng)測(cè)量?。其動(dòng)態(tài)范圍廣，可檢測(cè)從微弱振動(dòng)到強(qiáng)沖擊的多種場(chǎng)景?。

應(yīng)用限制

低頻響應(yīng)受限?：因電荷泄漏效應(yīng)，低于10Hz的振動(dòng)測(cè)量需特殊設(shè)計(jì)?。

環(huán)境敏感?：部分壓電材料需防潮處理，且對(duì)溫度變化敏感?。

通過(guò)上述機(jī)制，壓電式傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)加速度的高精度、實(shí)時(shí)檢測(cè)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)健康診斷等領(lǐng)域?。