加速度振動(dòng)傳感器是一種測(cè)量結(jié)構(gòu)振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)加速度的裝置。振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)(加速度)變化引起的力使質(zhì)量“擠壓”壓電材料，產(chǎn)生與施加在壓電材料上的力成比例的電荷。因?yàn)殡姾膳c力成正比，質(zhì)量是一個(gè)常數(shù)，所以電荷也與加速度成正比。
壓電加速度振動(dòng)傳感器依靠石英或陶瓷晶體的壓電效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生與外加加速度成比例的電輸出。壓電效應(yīng)在晶體上產(chǎn)生一個(gè)相反的帶電粒子積累。這種電荷與施加的力或應(yīng)力成正比。施加在石英晶體晶格結(jié)構(gòu)上的力會(huì)改變正負(fù)離子的排列，從而導(dǎo)致這些帶電離子在相對(duì)表面上積聚。這些帶電荷的離子聚集在***終受晶體管微電子技術(shù)制約的電極上。
在加速度計(jì)中，晶體上的應(yīng)力是地震質(zhì)量對(duì)晶體施加力的結(jié)果。在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)近似地服從牛頓運(yùn)動(dòng)定律，f=ma。因此，累積電荷總量與作用力成正比，作用力與加速度成正比。電極收集電荷并通過(guò)電線將其傳輸?shù)叫盘?hào)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器可以是遠(yuǎn)程的，也可以內(nèi)置在加速度振動(dòng)傳感器中。
剪切式加速度振動(dòng)傳感器
剪切模式設(shè)計(jì)了中心柱和地震質(zhì)量之間的傳感晶體的結(jié)合或“夾層”。壓縮環(huán)或螺柱施加產(chǎn)生剛性線性結(jié)構(gòu)所需的預(yù)載力。在加速度作用下，質(zhì)量使剪切應(yīng)力施加到感測(cè)晶體上。通過(guò)將傳感晶體與底座和外殼隔離，剪切加速度計(jì)在抑制熱瞬態(tài)和底座彎曲效應(yīng)方面表現(xiàn)出色。此外，剪切幾何結(jié)構(gòu)本身具有較小的尺寸，從而將對(duì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的質(zhì)量荷載效應(yīng)降至***低。
彎曲模態(tài)加速度振動(dòng)傳感器
彎曲模式設(shè)計(jì)使用梁形傳感晶體，當(dāng)加速時(shí)，它被支持在晶體上產(chǎn)生應(yīng)變。晶體可以被結(jié)合到載體梁上，當(dāng)加速時(shí)，載體梁會(huì)增加應(yīng)變量。該設(shè)計(jì)外形小巧，重量輕，熱穩(wěn)定性好，價(jià)格經(jīng)濟(jì)。對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)不敏感也是這種設(shè)計(jì)的固有特征。通常，受彎梁設(shè)計(jì)非常適合于低頻、低G級(jí)應(yīng)用，如結(jié)構(gòu)測(cè)試中可能遇到的應(yīng)用。
壓縮式加速度振動(dòng)傳感器
壓縮式加速度振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性高，具有歷史可用性。基本上有三種類型的壓縮設(shè)計(jì)：直立、倒置和隔離。
垂直壓縮設(shè)計(jì)將壓電晶體夾在地震塊和剛性安裝底座之間。彈性螺柱或螺釘將傳感元件固定到安裝底座上。當(dāng)傳感器加速時(shí)，地震質(zhì)量會(huì)增加或減少作用在晶體上的力，并產(chǎn)生成比例的電輸出。地震質(zhì)量越大，應(yīng)力越大，因此輸出值也越大。
反向壓縮設(shè)計(jì)將傳感晶體與安裝基座隔離，減少基座彎曲效應(yīng)，并將熱不穩(wěn)定測(cè)試結(jié)構(gòu)的影響降至***低。許多參考標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)加速度計(jì)采用這種設(shè)計(jì)。
孤立壓縮設(shè)計(jì)減少了由于基本應(yīng)變和熱瞬變引起的錯(cuò)誤輸出。這些好處是通過(guò)機(jī)械地將傳感晶體與安裝基座隔離，并利用空心地震塊作為隔熱屏障來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些機(jī)械增強(qiáng)允許在低頻下穩(wěn)定性能，在低頻下，熱瞬態(tài)效應(yīng)可以與其他壓縮設(shè)計(jì)一起產(chǎn)生信號(hào)“漂移”。
壓電材料
有兩種壓電材料用于印刷電路板加速度計(jì)：石英和多晶陶瓷。石英是天然晶體，陶瓷是人造的。每種材料都具有一定的優(yōu)勢(shì)，材料的選擇取決于加速度計(jì)所需的特定性能特征。石英因其執(zhí)行精確測(cè)量任務(wù)的能力而廣為人知，并在時(shí)間和頻率測(cè)量的日常應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。