基于新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器的加速度傳感器研究.pdf

1、鈸式結(jié)構(gòu)壓電換能器因其特殊的結(jié)構(gòu)，等效壓電常數(shù)比典型結(jié)構(gòu)壓電換能器高數(shù)十倍，自提出以來一直是壓電復合換能器的研究熱點，已成功應用于水聽器、能量收集器以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。早期鈸式壓電換能器僅通過粘結(jié)劑將壓電材料和金屬端帽進行固連，易造成鈸式換能器在循環(huán)載荷或大功率大位移作用下產(chǎn)生粘結(jié)層脫膠失效，影響其使用性能，限制了其應用范圍。本文研究的新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器除了使用粘結(jié)劑進行固連外，同時通過螺栓進行機械連接，提高了疲勞強度，使其可以承受

2、更高的激勵電壓和輸出更大的位移，拓寬了鈸式壓電換能器的應用領(lǐng)域，具有很好的應用價值和前景。
　　本文首先通過對鈸式換能器結(jié)構(gòu)的理論分析和有限元分析，給出了換能器的位移—電壓數(shù)學模型，并對構(gòu)建的理論模型進行了驗證，接著推導出了靈敏度和等效壓電常數(shù)數(shù)學表達式，分析了換能器結(jié)構(gòu)參數(shù)與其性能的關(guān)系，同時分析了新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器相比早期鈸式壓電換能器的優(yōu)點。然后根據(jù)理論分析和有限元分析結(jié)果，確定了新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器結(jié)構(gòu)參數(shù)，并研究了

3、制作工藝，制作了換能器樣品。在傳感器信號處理部分，本文設(shè)計了電荷放大電路和低通濾波電路，實現(xiàn)了換能器輸出信號的阻抗轉(zhuǎn)換，濾除了信號中的高低頻干擾信號，并設(shè)計制作了PCB印刷電路板。最后基于新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器設(shè)計制作了一種加速度傳感器。
　　在鈸式壓電加速度傳感器的實驗研究中，本文進行了鈸式壓電換能器和壓電陶瓷的對比實驗，研究了質(zhì)量塊對換能器性能的影響。同時研究了電荷放大電路中反饋電阻阻值對輸出信號的影響，最后對鈸式壓電加速度傳