ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｓ ｐｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｂｅ ａ ｉｎ ｒ ｇ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｕｌ ｔ ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｍａ ｓｓ ．Ｍ ａ ｓｓ — ｓ ｐ ｉｎ ｒ ｇ — ｄａ ｍｐ ｅ ｒ ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ ｉ ｓ ｂｕ ｉ ｈ ａ ｎｄ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｄｅ ｘ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ
器 的性 能指标和动态响应 曲线 。同时利用有 限元方法对该模 型的特性 进行了仿真分析 ， 仿真结果表 明 ： 三
维机械差动压电式加速度传感器具有 固有频率高 、 输出灵敏度高和测量频率范 围宽 的特性 ， 可用于轴承振
动信号 的获取 。同时具有结构简单 、 尺寸小等优点 。 关键词 ：轴承振动监测 ；三维 ； 压电； 机械差动 ； 加 速度 传感 器
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传感器与微系统 （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ）
２ ０ １ ３ 年 第３ ２ 卷 第１ Ｏ 期
三 维 机械 差 动 压 电式 加 速 度传 感 器 设 计 研 究
ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｃ ａ ｌ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｐｉ ｅ ｚ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ａ ｃ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｔ ｈｅ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｈｉ ｇ ｈ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｌ ￣ｅ ａ ｑ ｕ ｅ ｎｃ ｙ ａ ｎｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｏ ｕ ｔ ｐｕ ｔ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ￣ｅ ｑ ｕｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ａ ｎｇ ｅ ． Ｍｅ ａ ｎ ｗｈｉ ｌ ｅ， ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｍａ ｌｌ ｓ ｉ ｚ ｅ ｓ ．动 国家重点实验室 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ３ ０ ）
摘
要 ：针对 目前轴 承振 动监 测存 在的问题 ， 基 于单惯性 质量块 ， 提 出了一种应用 于轴 承振 动监 测和故障
诊 断的三维机械 差动压电式加速度传感器 。建立 了该 传感 器 的质 量一 弹簧一 阻尼 的动力 学模型 ， 获得 传感
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｉ ｎ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ，ａ ３ Ｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ｐ ａ ｉ ｅ ｚ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ
ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ Ｆ Ｅ Ｍ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ３ Ｄ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ；３ Ｄ；ｐ ｉ ｅ ｚ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ；ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ；ａ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ
０ 引 言
出灵敏度低和测量频率 范 围低 等缺点 ， 普 通三维压 电式 加
速度计存在结构和工 艺复杂 、 输 出灵敏度 低和环 境条件 要 求高等不 足 。
● ■ 』 ● １ Ｊ ●
Ｄｌ ｅＺ ０ｅ ｌ ｅＣ ｔ ｒ ｌ Ｃ ａｃ ｃｅｌ ｅｒａｔ ｌ Ｏｎ ｓ ｅｎｓ ｏｒ
Ｓ ＨＡ０ Ｙｉ — ｍｉ ｎ．ＸＩ ＡＮ Ｍｉ ｎ
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｃ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ３ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ １ ２ ． １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ０ － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ － ０ ０ ５ ４ － ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ０ ｎ ３ Ｄ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ａ ｌ