發(fā)布時間：2020-12-08 05:02

　　測振傳感器的形式多種多樣,壓電式加速度傳感器約占測振傳感器的80%,隨著科學技術(shù)的發(fā)展,原子能、冶煉、航空航天、化工等許多領(lǐng)域都急需高溫用測振傳感器,尤其是國產(chǎn)大飛機的研制,對高溫用壓電加速度傳感器有更大的需求,而剪切式壓電加速度傳感器靈敏度和頻響都很高,剪切式的敏感元件有效地隔離了基座應(yīng)變,感受到的來自基座的干擾信號較小,測試精度更高,而且橫向靈敏度比壓縮式傳感器小得多,更加適用于軍工應(yīng)用。但國內(nèi)對剪切式高溫壓電加速度傳感器設(shè)計理論和設(shè)計方法的研究存在較大的不足:動力學模型中對切向接觸剛度的處理不精確,沒有形成一種完善的壓電加速度傳感器建模方法;對螺栓預(yù)緊力的研究停留在原因分析階段,未分析預(yù)緊力對傳感器性能的影響,未在高溫條件下確定合適的初始預(yù)緊力的大小;有限元模態(tài)分析僅用于評估傳感器的性能方面,沒有將模態(tài)分析法應(yīng)用于傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方面;未總結(jié)出一種完善的剪切式高溫壓電加速度傳感器設(shè)計方法。由于這些設(shè)計理論和設(shè)計方法的不足,目前國內(nèi)還沒有可以承受50℃以上溫度、各項性能達到要求的剪切式壓電加速度傳感器成熟產(chǎn)品。本論文基于課題組對壓縮式高溫壓電加速度傳感器較為成熟的研究,從傳感... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１高溫壓電加速度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域??

?第１章緒論???特性，其工作溫度不超過５００°Ｃ，而且其固有頻率較低，工作頻率上限僅有４０００Ｈｚ。??Ｅｎｄｅｖｃｏ公司叩１研發(fā)了隔離剪切和環(huán)形剪切壓電加速度傳感器，采用鈮酸鋰晶體??作為壓電敏感元件，最高溫度可達７６０°Ｃ，但由于鈮酸鋰材料的溫度特性，該傳??感器難以在高溫下長時間穩(wěn)定工作。而且該傳感器的工作頻率上限較低，限制了??其在更高頻率范圍內(nèi)加速度測試的應(yīng)用。綜上所述，這些公司研發(fā)的剪切式加速??度傳感器無法兼顧較高的固有頻率和較高的工作溫度，即當傳感器有較高固有頻??率時無法滿足高溫需求，當傳感器可在高溫下穩(wěn)定工作時不能滿足固有頻率的要??求。??微塊嚴??ｉｃｍ??三舟屮心??圖１－２三角剪切式壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)??Ｋｙｕｎｇｒｉｍ?Ｋｉｍａ等人１７５１設(shè)計了一種剪切式高溫壓電加速度傳感器，其結(jié)構(gòu)如??圖１－３所示，該傳感器采用ＹＣＯＢ晶體作為壓電敏感元件，溫度穩(wěn)定性較好。對??該傳感器進行了有限元模擬和實驗測試后發(fā)現(xiàn)，其工作頻率上限可達１．６ｋＨｚ，??靈敏度可達５．９ｐＣ／ｇ，同時該傳感器在最高１２５０°Ｃ的環(huán)境下可穩(wěn)定工作。但該傳??感器結(jié)構(gòu)小緊湊，空間體積較大，在某些測振場所較難安裝。??＾慣性塊■??Ｉ電賴振動桿Ｉ??圖丨－３基Ｆ?ＹＣＯＢ的高溫剪切式壓電加速度傳感器??

?山東大學碩士學位論文???我國自上個世紀６０年代才開始對高溫壓電加速度傳感器展幵一些研究工作，??與國外存在較大的差距。新世紀以來，國內(nèi)一些學者積極開展剪切式高溫壓電加??速度傳感器的研究工作，包括高溫壓電晶體的制備，相關(guān)的理論研究以及設(shè)計制??造，環(huán)境測試工作等，并研發(fā)出了一系列性能優(yōu)異的剪切式壓電加速度傳感器產(chǎn)??品＿。??顧寶龍［８７］、毛世杰１８８１以及潘睿［７３］等人都對壓電加速度傳感器進行了大量的??設(shè)計工作，研發(fā)出了很多性能較好的壓電加速度傳感器產(chǎn)品。如圖１－４所示為一??種剪切式高溫壓電加速度傳感器，選用鈮酸鋰晶體作為壓電敏感元件，該傳感器??采用了惰性氣體密封工藝，可以有效地預(yù)防高溫時壓電片的氧化失效，使傳感器??在高溫下工作時有較高的精度和可靠性，其工作溫度可達５５０°Ｃ，有較高的固有??頻率和靈敏度，但該傳感器的壓電片直接與基座接觸，未能解決基座應(yīng)變靈敏度??的問題，潘睿設(shè)計的壓縮式高溫壓電加速度傳感器也存在基座千擾較大的問題。??毛世杰等人設(shè)計了一種剪切型壓電加速度傳感器，并對傳感器進行了模態(tài)分析與??動態(tài)響應(yīng)分析，并對最終設(shè)計的傳感器進行了實驗測試，發(fā)現(xiàn)該傳感器的靈敏度??與固有頻率較高，但其壓電材料不能滿足高溫環(huán)境測試的應(yīng)用。壓電加速度傳感??器的發(fā)展方向為高溫、高固有頻率、高靈敏度、高精度，但上述學者設(shè)計的傳感??器無法同時兼顧這些需求。??報電兀件?慣性塊??安焚孔?預(yù)緊螺Ｕ??圖１－４基于鈮酸鋰晶體的剪切式加速度傳感器ａ??為滿足壓電加速度傳感器高溫、高固有頻率、高靈敏度、高精度的發(fā)展需求，??有必要對傳感器的動力學模型、有限元分析方法、測試性能以及結(jié)構(gòu)等方面進行??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]高溫壓電傳感器性能仿真有限元分析[D]. 李吉.西南交通大學 2016
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本文編號：2904503