HYDAC賀(he)德(de)克(ke)傳感(gan)器(qi)的分類

賀德(de)克(ke)根據(ju)傳感(gan)器(qi)敏感(gan)元(yuan)件和轉換(huan)原件(jian)的不(bu)同(tong)，加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)可以(yi)分為電(dian)容(rong)式(shi)、壓(ya)電(dian)式(shi)、光(guang)纖式(shi)、壓(ya)阻式(shi)等類型。

1.HYDAC賀(he)德(de)克(ke)電(dian)容(rong)式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)

HYDAC電(dian)容(rong)式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)可以(yi)將振動(dong)位(wei)移參量的變(bian)化轉變(bian)成為電(dian)容(rong)量的變(bian)化，其(qi)基本(ben)敏感(gan)機理(li)比較簡單(dan)。如圖(tu)所(suo)示，上下極(ji)板為固定(ding)電(dian)容(rong)極(ji)板具(ju)有公(gong)共(gong)電(dian)極(ji)，中(zhong)間質(zhi)量塊為可動(dong)電(dian)容(rong)極(ji)板。當有(you)外(wai)界(jie)振動(dong)時(shi)可動(dong)極(ji)板跟隨(sui)振動(dong)，從(cong)而改變(bian)電(dian)容(rong)。上下電(dian)容(rong)同時改(gai)變(bian)，但(dan)是(shi)變(bian)化方(fang)向(xiang)相(xiang)反，稱為差動(dong)式(shi)。其(qi)特(te)點(dian)是(shi)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)較大(da)，zui大(da)位(wei)移和zui小(xiao)位(wei)移之比可大(da)，如果(guo)采(cai)用(yong)差(cha)動(dong)測(ce)量方(fang)法數(shu)值增大(da)壹倍(bei)，靈敏度(du)高、響應(ying)時(shi)間短(duan)、穩(wen)定(ding)性(xing)好(hao)。因(yin)為結構簡單(dan)，影響(xiang)穩(wen)定(ding)性(xing)的因(yin)素(su)少(shao)、無(wu)內(nei)部和外(wai)部的各種摩擦(ca)和接(jie)觸應(ying)力誤(wu)差，對(dui)溫度變(bian)化的固有敏感(gan)性(xing)低(di)。

電(dian)容(rong)式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)結構(gou)示意圖(tu)

采(cai)用(yong)HYDAC有(you)關(guan)工藝制成的微(wei)加(jia)速度(du)計，其(qi)敏感(gan)芯片(pian)的體(ti)積(ji)僅(jin)5mill見方(fang)，和成人(ren)的小(xiao)指(zhi)甲蓋大(da)小(xiao)差(cha)不(bu)多(duo)，比采(cai)用(yong)精(jing)密機械(xie)加(jia)工(gong)成的加(jia)速度(du)計小(xiao)12個(ge)數(shu)量級。由於其(qi)質(zhi)量小(xiao)，因(yin)此(ci)能(neng)承受(shou)高沖擊(ji)，實(shi)驗測(ce)試(shi)這(zhe)種原理(li)的微(wei)加(jia)速度(du)計在(zai)不(bu)加(jia)電(dian)狀(zhuang)態(tai)下X、Y、Z三個方(fang)向(xiang)至(zhi)少(shao)可以承(cheng)受數百乃(nai)至(zhi)數千g以上的沖擊(ji)。

2.HYDAC賀德(de)克(ke)壓(ya)電(dian)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)

壓(ya)電(dian)傳(chuan)感器(qi)的工(gong)作原理(li)是(shi)基(ji)於(yu)某些晶(jing)體(ti)材料的壓(ya)電(dian)效應(ying)，它是(shi)壹(yi)種無(wu)源式(shi)傳感(gan)器(qi)，直接(jie)將機械(xie)能(neng)轉變(bian)成電(dian)能(neng)。壓(ya)電(dian)效應(ying)分為正(zheng)向(xiang)壓(ya)電(dian)效應(ying)和逆(ni)向(xiang)壓(ya)電(dian)效應(ying)。正(zheng)向(xiang)壓(ya)電(dian)效應(ying)是(shi)指(zhi)當(dang)晶體(ti)受(shou)到(dao)某固定(ding)方(fang)向(xiang)外(wai)力作用(yong)時(shi)，相(xiang)應(ying)的在(zai)壹(yi)定(ding)晶(jing)體(ti)表(biao)面(mian)產生(sheng)電(dian)荷(he)，當外(wai)力作用(yong)消(xiao)失時，晶(jing)體(ti)表(biao)面(mian)的電(dian)荷(he)也會隨(sui)著(zhe)消失。當外(wai)力作用(yong)方(fang)向(xiang)改(gai)變(bian)時(shi)，電(dian)荷(he)的極(ji)性(xing)也(ye)隨(sui)之改(gai)變(bian)。晶(jing)體(ti)受(shou)力產生的電(dian)荷(he)量與(yu)外(wai)力大(da)小(xiao)成正(zheng)比。

逆向(xiang)壓(ya)電(dian)效應(ying)是(shi)指(zhi)當(dang)某晶體(ti)沿(yan)壹(yi)定(ding)方(fang)向(xiang)受(shou)到(dao)電(dian)場作用(yong)時(shi)，相(xiang)應(ying)的在(zai)壹(yi)定(ding)晶(jing)軸(zhou)方(fang)向(xiang)產(chan)生(sheng)機械(xie)形變(bian)或(huo)機械(xie)應(ying)力，當外(wai)加(jia)電(dian)場撤(che)去(qu)後機械(xie)形變(bian)或(huo)機械(xie)應(ying)力也消失。如圖(tu)所(suo)示的是(shi)利(li)用(yong)壓(ya)電(dian)效應(ying)的壓(ya)電(dian)式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)結構(gou)簡圖(tu)：

HYDAC賀德(de)克(ke)壓(ya)電(dian)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)結構(gou)示意圖(tu)

中(zhong)心(xin)壓(ya)縮型(xing)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感器(qi)結構(gou)簡單(dan)，工藝性(xing)好(hao)，相(xiang)同(tong)質(zhi)量情(qing)況(kuang)下能(neng)得到(dao)較高的固有頻(pin)率(lv)，成本(ben)較低(di)，壓(ya)電(dian)元(yuan)件壹般(ban)由(you)兩片組成。在(zai)剪(jian)切型壓(ya)電(dian)傳(chuan)感器(qi)中(zhong)，平面(mian)剪切(qie)型結(jie)構能(neng)承受(shou)相(xiang)對(dui)較高的沖擊(ji)加(jia)速度(du)，中(zhong)心(xin)柱、壓(ya)電(dian)元(yuan)件和質(zhi)量塊均(jun)做成平板形，左右壓(ya)電(dian)元(yuan)件通(tong)過(guo)橫(heng)向(xiang)螺(luo)栓固緊在(zai)中(zhong)心(xin)立柱上。與(yu)中(zhong)心(xin)壓(ya)縮型(xing)相(xiang)比，剪切(qie)型(xing)結構(gou)對非振動(dong)因(yin)素(su)具(ju)有較好(hao)的隔離性(xing)，具(ju)有更(geng)好(hao)的靜(jing)態(tai)特(te)性(xing)，更(geng)高的信(xin)噪比和寬的高低(di)頻(pin)特(te)性(xing)。在(zai)剪(jian)切型結構(gou)中(zhong)，壓(ya)電(dian)片(pian)受剪切(qie)力，高沖擊(ji)產生(sheng)的剪(jian)切(qie)力較大(da)，這(zhe)就需(xu)要有較大(da)的橫(heng)向(xiang)預緊力，這(zhe)對(dui)壓(ya)電(dian)片(pian)和預緊螺(luo)桿螺(luo)母的強(qiang)度要(yao)求很高，其(qi)抗沖擊(ji)能(neng)力和頻(pin)響沒(mei)有(you)中(zhong)心(xin)壓(ya)縮型(xing)的好(hao)。

3.HYDAC賀德(de)克(ke)壓(ya)阻式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)

壓(ya)阻式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)主要(yao)由3個(ge)部分組成：1.帶(dai)質(zhi)量塊的懸臂梁彈性(xing)元(yuan)件，可將所(suo)要測(ce)試(shi)的加(jia)速度(du)轉換(huan)成機械(xie)變(bian)形量（如應力、應變(bian)）；2.力敏原件(jian)，常(chang)用(yong)的是(shi)矽微(wei)固態(tai)壓(ya)阻平膜芯片(pian)，通(tong)過(guo)玻璃粉(fen)燒結工(gong)藝封裝在(zai)彈(dan)性(xing)元(yuan)件的zui大(da)應力集中(zhong)處，當(dang)有(you)加(jia)速度(du)作用(yong)時(shi)，彈(dan)性(xing)元(yuan)件的zui大(da)機械(xie)變(bian)形量就通(tong)過(guo)平膜芯片(pian)的壓(ya)阻效應(ying)轉化為惠斯登電(dian)橋(qiao)的電(dian)阻(zu)變(bian)化量，並在(zai)壹(yi)定(ding)的電(dian)源激(ji)勵下，實(shi)現(xian)對(dui)加(jia)速度(du)的測(ce)量；3.具(ju)有過(guo)載(zai)保(bao)護(hu)功能(neng)的機械(xie)結(jie)構設(she)計。如(ru)下圖(tu)所(suo)示：

壓(ya)阻式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)示意圖(tu)

實(shi)際(ji)常(chang)用(yong)的三軸加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)如下圖(tu)所(suo)示，4個相(xiang)互(hu)垂(chui)直的單(dan)端固支(zhi)矽懸臂梁支(zhi)撐(cheng)著中(zhong)間的可(ke)動(dong)質(zhi)量懸塊,用(yong)來(lai)檢測(ce)3個方(fang)向(xiang)的加(jia)速度(du);底(di)部的PYREX玻璃基(ji)底提供(gong)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)的高過(guo)載(zai)限位(wei)保護(hu)。壓(ya)敏電(dian)阻(zu)分布在(zai)4個(ge)懸臂梁上,將各電(dian)阻(zu)連接可(ke)以(yi)分別構(gou)成檢測(ce)3個垂(chui)直方(fang)向(xiang)加(jia)速度(du)的惠(hui)斯(si)通(tong)電(dian)橋(qiao)。當傳感(gan)器(qi)受到(dao)外(wai)界(jie)加(jia)速度(du)a時(shi),質(zhi)量塊m會把加(jia)速度(du)轉化為慣(guan)性(xing)力F=ma,使懸臂梁發(fa)生(sheng)形變(bian),產(chan)生應(ying)力變(bian)化,導(dao)致(zhi)壓(ya)敏電(dian)阻(zu)的阻(zu)值(zhi)發(fa)生(sheng)變(bian)化,zui後由惠(hui)斯(si)通(tong)電(dian)橋(qiao)輸出(chu)相(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)的變(bian)化。

HYDAC賀德(de)克(ke)傳感(gan)器(qi)的分類