[发明专利]一种剪切型敏感元件的压电式振动传感器

说明书

本发明是一种剪切型敏感元件的压电式振动传感器。所述传感器包括：剪切型敏感元件、集成式电荷放大电路、后端处理电路、内壳和航空插头；所述剪切型敏感元件安装在内壳内，将后端处理电路和集成式电荷放大器安装在敏感元件上方，将电源与信号线连至航空插头处，在传感器外壳底部开有M6螺纹孔，用来与检测物体连接；集成式电荷放大电路接收剪切型敏感元件产生的电荷，经过放大电路后，经由后端处理电路进行处理，输出电压信号。本发明传感器规避了压缩式压电振动传感器稳定性低、误差大等缺点，具有稳定性高、灵敏度高、成本低、结构简单的特点。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，是一种剪切型敏感元件的压电式振动传感器。

背景技术

压电式振动传感器是基于压电效应的传感器，其敏感元件是压电材料。压电材料由于压电效应，在受到压力作用时，会在其表面时产生电荷。压电式振动传感器的优点主要有：灵敏度比较高、频率响应的范围比较广、可靠性高等。压电式振动传感器主要用于监测振动参数，防止机械故障和危险事故的发生。

由于压电振动传感器工作的特殊性，通常是处于严峻的工作环境中，且保持全天候使用状态，这就对振动传感器的可靠性提出了很高的要求。工业设备在运行过程中,普遍存在不同程度的振动，严重的振动会降低设备的效能及执行机构的精度、破坏机器的运行状态，甚至缩短设备的使用寿命。所以，对压电振动传感器的可靠性和灵敏度提出了更高的要求；敏感元件是压电振动传感器的核心部件，直接决定着传感器的灵敏度。

剪切型压电加速度传感器在工作时，压电敏感元件受到的是剪切应力。当振动台振动时，由于基座与振动台刚性固定，基座被施加的加速度与振动台的加速度一致，与此同时压电元件受到了一个力的作用，该力的方向与基座所承受的运行加速度的方向完全相反。而质量块和基座给晶片的是一个剪切应力,这个力使其内部产生的效应导致两个表面分别带有了数量持平的电荷，而且产生的电荷同样具有相反的符号。产生的电荷信号通过连接的引线进行输出，且电荷信号和加速度具有正比例关系。在选择应用于剪切型压电传感器上的压电晶片时，主要考虑压电晶片的剪切压电系数。

压缩型压电式振动传感器简单，成本相对来说不高，但是由于压缩式振动传感器的结构中，压电陶瓷片和传感器外壳相连，因此压电陶瓷片因振动而产生的电荷会直接传递到传感器的外壳上去，通常情况下其外壳的材质为不锈钢等导电金属，因此会造成传感器测量误差。

发明内容

本发明为解决上述问题，本发明提供了一种剪切型敏感元件的压电式振动传感器，本发明提供了以下技术方案：

一种剪切型敏感元件的压电式振动传感器，所述传感器包括：剪切型敏感元件、集成式电荷放大电路、后端处理电路、内壳和航空插头；

所述剪切型敏感元件安装在内壳内，将后端处理电路和集成式电荷放大器安装在敏感元件上方，将电源与信号线连至航空插头处，在传感器外壳底部开有M6螺纹孔，用来与检测物体连接；

集成式电荷放大电路接收剪切型敏感元件产生的电荷，经过放大电路后，经由后端处理电路进行处理，输出电压信号。

优选地，所述剪切型敏感元件包括质量块、环形压电陶瓷和外壳，环形压电陶瓷固定安装在外壳上，质量块安装在环形压电陶瓷中间；将环形压电陶瓷两端通过金线连接至集成式电荷放大电路。

优选地，所述后端处理电路包括电荷转换单元电路、调理放大单元电路、带通滤波电路和输出放大电路；所述电荷转换单元电路连接调理放大单元电路，所述调理放大单元电路连接带通滤波电路，所述带通滤波电路连接输出放大电路。

优选地，所述所述后端处理电路还包括稳压电源电路，所述稳压电源电路分别连接电荷转换单元电路、调理放大单元电路、带通滤波电路和输出放大电路。

本发明具有以下有益效果：