基于Cymbal的壓電振動加速度傳感器性能及小型化研究.pdf

1、本文主要研究了基于金屬-陶瓷壓電復(fù)合換能器——Cymbal換能器的新型振動加速度傳感器。針對鈸式換能器的結(jié)構(gòu)特點，改進了傳感器的機械結(jié)構(gòu)，以達到縮小體積、增強穩(wěn)定性、充分發(fā)揮鈸式換能器優(yōu)良性能的目的。
　　 研究了壓電振動加速度傳感器的敏感元件在振動過程中機械量與電量的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系及產(chǎn)生微弱電荷信號的特性，設(shè)計了適合該新型振動加速度傳感器的電荷放大電路、低通濾波電路及差分放大電路。
　　 研究了新型振動加速度傳感器電壓靈

2、敏度的線性特性，對產(chǎn)生非線性誤差的原因進行了分析，設(shè)計出了基于C8051F061單片機的非線性補償電路。研究了分段線性插值法原理，編寫單片機程序?qū)υ搨鞲衅鬟M行了非線性補償。補償后的傳感器非線性誤差為1.2％。研究了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，利用微型計算機和MATLAB工具設(shè)計了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性補償模塊，對該傳感器進行了非線性補償。補償后的傳感器非線性誤差為0.36％，傳感器的非線性得到了顯著改善。
　　 設(shè)計出了基于DS18B20的溫

3、度測量電路，研究了新型振動加速度傳感器零位電壓的溫度特性。研究了分段線性插值法原理，編寫單片機程序?qū)υ搨鞲衅髁阄浑妷哼M行了溫漂補償。補償后的傳感器零位電壓的溫度誤差為5.13％。研究了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，利用微型計算機和MATLAB工具設(shè)計了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫漂補償模塊，對該傳感器零位電壓進行了溫漂補償。補償后的傳感器零位電壓的溫度誤差為3.66％，加速度傳感器零位電壓的溫度穩(wěn)定性有了極大提高。
　　 研究了新型振動加速度傳感器零位電

4、壓的時間特性，得出該傳感器時間特性平穩(wěn)，無須進行時漂補償?shù)慕Y(jié)論。
　　 分析了壓電振動加速度傳感器產(chǎn)生橫向靈敏度的原因。推導(dǎo)了任意角度作用力下，壓電振動加速度傳感器的靈敏度公式。計算了靈敏度理論值。搭建了壓電振動加速度傳感器的靈敏度測試系統(tǒng)，測試了靈敏度實際值，并計算了與理論值之間的相對誤差，分析了誤差產(chǎn)生的原因。推導(dǎo)了壓電振動加速度傳感器靈敏度零點的計算公式，并計算了確定參數(shù)下傳感器的靈敏度零點。根據(jù)壓電振動加速度傳感器橫向靈