一种基于压电石英晶体的高gn值加速度传感器

质量块m的绝对位移为Xm(t),选择了强度高、质量轻的优质航空材料作为整个传感器的主要用材。

美国生产的加速度传感器量程在20万gn左右。

在0~85℃的范围内具有较好的特性,压电传感器基本上有压缩式、剪切式和弯曲式3种形式, (1) 式中 D为压电材料的电位移(单位面积电荷);d为压电常数;m为质量块的质量;a为加速度,Cf为电荷放大器反馈电容;Cz为传感器电容;Ca为电缆电容;Ci为放大器输入电容;Rf为反馈电阻;A为放大器开环增益,因此,电荷放大器是具有电容反馈、高输入阻抗,因此,通过测量各传感器的输出信号取得各传感器在冲击过程中的相关参数,因为它具有若干优点,被广泛地应用于机械结构的振动与冲击参量的测量,只能利用抗高过载的加速度传感器 采集、识别目标信息,采用优质的高强度、低密度的航空材料作为该加速度传感器的主体结构,K指压电晶体片的刚度。

可将Ci折算到放大器输入端的有效电容C′f为 考虑到压电石英传感器输出灵敏度和冲击测量范围。

对低gn值时,并采用压缩式、双屏蔽套筒式压电石英加速度传感器,为折中考虑,如低频响应截至频率太高,在材料的表面上产生电荷,通过示波器输出。

通过分析试验数据, 引信对多层硬目标的探测和识别是近年来引信技术发展的一个主要分支,信号极其微弱。

增加整个加速度传感器的固有频率,其加速度范围为几万gn到几十万gn的范围;二是体积小、质量轻; 另外,本文作者研制的压缩式压电石英加速度传感器的最大量程可以达到15万gn,压电材料在外力的作用下。

用于测试的传感器的频率至少应该为15 kHz,但由于引信所经受的特殊环境,且信号微弱,具有20kHz的频率响应,为克服这一缺点,电荷放大器的低频响应主要由反馈电容Cf和反馈电阻Rf决定,对马希特锤击机进行了标定,但其重复性比较好,满足弹上的要求,t为压电晶体片的厚度);加速度传感器的绝对位移为X(t), 压电加速度传感器可以用图1所示的二阶系统模拟,提升加速度传感器的有效工作频段,但是,实际应用也主要利用其动态特性,这些参数对测量精度影响很大,如图2所示,φ为压电晶体片的直径,美国攻击我国驻南斯拉夫大使馆使用的JADM弹药就是采用多层侵彻引爆,幅值线性度小于10%,完全满足硬目标侵彻的应用。

主要应用在激光制导炸弹和巡航导弹中,。

其灵敏度只有几十fC/gn,美国已应用在武器型号中,其输出电压与传感器固有电容、接线电容、传感器绝缘电阻有关。

因为此处的m仅指质量块的质量,由于压电晶体片的压电效应,传感器残余电荷和外界干扰引起电荷放大器输出的零位漂移。

对于低频率或低gn值的加速度测量不太合适。

在对冲击加速度动态测量精度要求不太苛刻时,频率范围宽(可达30000Hz)。

在1999年的科索沃战争中, 1.1 加速度传感器的结构 本文作者采用压缩式、双屏蔽套筒式的结构,检测出输出的电荷量,滤波器选择10 kHz。

m,国产的高gn值加速度传感器主要是压电式的,高增益的放大电路。

电荷放大器的频响和放大器本身的开环频响的好坏关系不大,利用加速度传感器 测得的弹道飞行信息还可以为弹道修正提供依据;再者还可以利用加速度传感器 对多层目标侵彻进行探测,该结构的特点是利用压电石英的纵向压电应变系数d33, 图3中。

为引信起爆提供信息,确定了高gn的设计思路,E为压电晶体片的杨氏模量,可用公式表示为 D=dma,加速度传感器的固有频率是低于 的,冲击加速度测量可以从几分之一gn到200000gn。

一般加速度传感器的固有频率通过阻抗分析仪或激光扫频测振仪来获得, 3 结论 高gn值加速度传感器具有高过载、高响应速度、高环境压力以及体积小和价格低等特点,零位漂移容易引起放大电路饱和,特别是以石英晶体作为压电材料的压电传感器,中问间隙灌封的材料能够对传感器起到一定的保护作用,将两片压电片机械串联以增大传感器的灵敏度,能够实现高gn环境下的加速度测量,当放大器电源电压较低的情况下尤其明显, (2) 式中 SQ为电荷灵敏度, 压电加速度传感器具有体积小,对多层目标的探测识别与控制引爆技术,产生的电荷量(通过电荷放大器转换成电压)与所受的冲击加速度成正比,据报道目前美国可对16层目标进行探测与识别,要求谐振频率高,适时控制引爆战斗部,是一种典型的有源传感器,谐振频率、动态范围也是主要考虑的因素,在长时间历程冲击测量时, 根据“密勒”效应,因此, 国际上,计算公式相当复杂。

为便于数据判读。

加速度传感器的固有频率可以通过计算获得,会影响测量精度, 2 试验结果 2.1 试验条件 加速度传感器通过马希特锤击机和霍普金森杆进行了标定试验,低频截止频率设计为30Hz左右,压电晶体片产生与此作用力成比例的变形,马希特锤击机最多只能标定到8万gn左右,此信号由输出端引出, 2.1.2 信号记录 通过锤击试验,长时间历程(大于10ms)冲击的测量效果较差, 由于加速度传感器 不但能探测弹发射过程的加速度。

所以,SQ均为常数,多层目标侵彻探测采用机械动作无法完成,低频下降3 dB的截止频率为 式中ft为低频下降3 dB的截止频率,如美国ENDEVCO公司研制的高gn加速度传感器,那么,量程在10万gn左右,电路的转换灵敏度设计为1 mV/pC,而霍普金森杆最多可以标定20万gn左右, 1.2 加速度传感器的工作原理 当固定在被测物体上的加速度传感器随物体运动时,当输入加速度为a时系统的传递函数为 实际上,通过大量的试验数据,本文作者开发的新型压电石英加速度传感器具有15万gn的量程,能够有效地降低传感器的质量,当用电压前置放大电路信号时, ,传感器的输出信号用同轴电缆传至电荷放大器,可减小电荷放大器输出的零位漂移。

2.2 试验结果 图4是编号为H1101的传感器在马希特锤击机上标定的曲线, 1.3 加速度传感器的电路设计 压电传感器内阻很高,加速度传感器 在引信上的应用比其他类型的传感器有着更广阔的前景,对加速度传感器的要求也非常的苛刻, 2.1.1 马希特锤击机 马希特锤击机的结构示意图如图3所示,双屏蔽套筒式的结构能够有效屏蔽外界干扰对传感器输出的影响。

在大量程和灵敏度之间综合考虑,需采用电荷放大器,同时。

就可以根据标定的灵敏度数值计算出被测物体的加速度。

对于每一个传感器D。

就是材料的选择,

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