加工工艺密切相关 ，在市 场上销 售 的同类 传感 器的性 能
参数 、稳定性和一致性差 别非 常大 ，而使 用者往 往对这
些 差别不尽 了解 ，容易造成错 误使 用而导 致传感 器 出现 故 障 ，延误试验 ２ １ 。因此 ，研究 压 电式 加速度 传感 器故
障判 断流程 、分析故 障的产 生原 因以及寻求 故障解 决方 案是非常必要 的。
中心支柱 上 ，支 柱 与 基座 连 接 ，其 结 构 的特 点 是共 振 频率 高 。然 而 基座 Ｂ与测 试 对象 连 接 时 ，如果 基 座 Ｂ 有变形 则 将 直接 影 响 拾 振 器输 出。此 外 ，测 试对 象 和 环境 温度变 化将影 响压 电元 件 ，并 使 预紧 力发 生变 化 ， 易引起 温度 漂移 。图 ２ （ ｂ ） 为 环 形 剪 切 型压 电式 加 速
压 电式加 速 度 传感 器 由于 其 材 料 温 度 特 性
、
高共 振 频 率 的 加 速 度 计
柱 上 的环 形 压 电 元 件 上 变软
，
其 中环 形 质 量 块 粘 在 中 心 支
由于 粘 结 剂 会 随温 度 增 高而
。
加工
而合
。
。
工
艺 的不
一
致性
，
往 往 会 出现 各种 故 障
，
。
如何 正 确判
振动 传感 器是 振 动 测 试 系统 中的关 键 部 件 。传 感 器 的种 类很 多 ，有 压 电式 加速 度 传 感 器 、压 阻式 加 速度 传感 器 、变 电容 式 加 速度 传 感 器 、伺 服式 加 速 度 传感器等 。尽管压 电式 加速度 传感 器结构简 单 ，商业 化 使用历史也很长 ，但 因其 性能 指标 与材料特性 、设计 和
扰小 、安装使 用 方便 以及 压 电材料 受 力 自产 生 电荷 信 号 不需要 任何 外 界 电源等 特 点 ，是 目前市 场 上 应用 最
广 泛 的振 动测 量传感 器 。
常用的压 电式加速度传感 器的结构形式如图 ２所示。
位移 、速度 和 加速 度 之 间 都 可互 相 转 换 ，所 以在 实 际使用 中 ，振 动一 般 用 加 速度 来 度 量 。压 电式 加 速 度
对 故 障 的 原 因 以及 解 决 方 案 进 行 了探 讨 ，可 为 有 关 从 业 人 员提 供 参 考 。
关 键 词 ： 压 电 式 ； 加 速 度 传 感 器 ； 故 障 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｈ８ ２ ４ ． ４ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４—５ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ０） ０ ３—０ ０ ５ ６—０ ３
图 ２ 压电式加速度传感器结构
单 的压 电式加 速度传 感器 。 压 电式加 速 度 传感 器 具 有 动态 范 围大 、频率 范 围 宽 、量程 大 、体 积 小 、重量 轻 、坚 固耐 用 、受 外界 干
图２ （ ａ ）是 中心 安装 压缩 型 压 电式加 速 度传 感器 ，
这 种传感 器 的压 电元 件一 质 量块 一 弹簧 系 统 装 在 圆形
问题 的有效 手 段
思路
， ，
。‘ 。
笔
当它感 受 轴 向振 动 时
者将 根 据是 否 有 信 号 输 出这
一
对 这 些 故 障进 行
见图3
。
这 种 结构 对 底 座 变形 和 温 度 变 化 有
详细 分析
，
得出
一
种故 障判 断 流程
极 好 的 隔 离作 用
，
有 较 高 的 共 振 频 率 和 良好 的 线 性
。
图
3
压 电式 加 速 度传 感 器 常 见 故 障 判 断 流 程
压 电式加速 度 传感 器 的结 构 框 图如 图 １所 示 。在
压 电转换元 件 上 ，以一 定 的预 紧 力安 装 一 块惯 性 质 一 个 简
（ ａ ）中心安装压缩型 （ ｂ ）环形剪切型
（ ｃ ）三角剪切型
ｓ 弹簧 ；Ｍ一质量块 ；Ｂ 一基座 ；Ｐ 一压电元件；Ｒ 一夹持环
传感 器又称 压 电加 速 度 计 ，它 是利 用 某些 物质 如 石英 晶体 的压 电效 应 设 计 的 ，属 于惯 性 式传 感 器 。在 加速 度计受 振 时 ，质量块加 在压 电元 件上 的力 也 随之 变化 ， 当被测振 动频 率 远低 于加 速 度 计 的 固有 频 率 时 ，则 力 的变化 与被测加 速度成 正 比。
・
５ ６・
经 验 与 体 会
２ ０ １ ０年 第 ３ ０卷第 ３期
压 电式加 速度 传 感器 故 障查 找
孙 明 阳 ， 游 亚 飞
（ 中航 工业综合 技术研 究所 ，北 京 １ ０ ０ ０ ２ ８ ）
摘 要 ：介 绍 了压 电式 加 速 度 传 感 器 的结 构 以及 工 作 原 理 ， 提 出 了判 断压 电 式 加 速 度 传 感 器 故 障 的 流 程 ， 并
，
因 此 最 高工 作 温 度 受 到 限 制
，
图
2
( c ) 为三 角剪
压电
断传 感 器 的 故 障 原 因
是 快 速 解 决故 障 的关 键
一
切 型 压 电式 加 速 度 传感 器
固 定 在 三 角 形 中心 柱 上
元 件 承受切 应力
。
。
其压 电元 件 由夹 持 环 将 其
，
理 的 故 障判 断 流 程 是 解 决 这
收稿 日期 ：２ ０ １ ０— ０ ４— ０ ８
作者 简 介 ：孙 明 阳 （ １ ９ ８ １ 一） ，男 ，助理 工 程 师 ，从 事 可靠 性 环 境试 验 工 作 。
计 测 技 术
度传感 器
，
经 验 与 体 会
57
这 种 传 感 器 的结 构 简 单
，
，
能做成极 小 型
、
2
常见 故 障 的 判 断 流 程
注 ：Ａ一外壳 ；Ｂ一基座 ；ｃ一压电式加速度传感器；
Ｍ 一质量 块 ；ｋ ，ｘ 一弹 簧
图１ 压 电式加速度传感器结构框图
１ 压 电式 加 速 度传 感器
工程 中 ，表 征 振 动 的物 理 参 数 常 是位 移 、速度 和 加速度 。 由于在通 常 的频 率 范 围内振 动位移 幅值很 小 ，