压电式加速度传感器

压电式加速度传感器

压电式加速度传感器是一种利用压电效应测量加速度的传感器，由压电元件、质量块、预压弹簧、基座和外壳组成。广泛应用于振动测量、冲击测试以及消费电子（如智能手机的“摇一摇”功能和计步器）等领域。

工作原理

传感器基座与试件刚性固定。当传感器与被测物体一起受到冲击振动时，质量块受到与加速度方向相反的惯性力 $f=ma$，作用于压电片上。压电片产生交变电荷 $Q=d_{11}f=d_{11}ma$。当振动频率远低于传感器固有频率时，输出电荷与加速度成正比。

结构特点

• 压电元件一般由两片压电片组成，表面镀银并焊接输出引线
• 质量块比重较大，通过硬弹簧或螺栓螺母预加载荷
• 基座加厚或选用刚度较大的材料，以隔离试件应变传递，避免假信号输出

局限性

压电式加速度传感器不能测量零频率信号（静态加速度），仅适用于动态测量。

应用

• 试件加速度测量
• 振动速度和位移测量（需在放大器后加入积分电路）
• 智能手机“摇一摇”功能
• 微信运动等计步器应用