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淺談溫度、聲場、磁場對傳感器的影響

溫度對勞易測傳感器輸出的影響
 
  溫度改變而引起傳感器輸出變化是由壓電材料(敏感芯體)特性所造成的。根據壓電材料的分類,石英晶體受溫度影響最小,而人工合成晶體的使用溫度甚至高于石英;但在商業化的壓電加速度傳感器中最多使用的壓電材料還是壓電陶瓷。壓電陶瓷敏感芯體的輸出高溫時隨溫度上升而增大,低溫時隨溫度降低而減??;但傳感器輸出與溫度間并不呈線性變化,一般說低溫時的輸出變化比高溫時的要大。另因為各傳感器的溫度響應很難保持一致,所以實際使用中傳感器的輸出一般很少用溫度系數進行修正。典型溫度響應曲線或溫度系數一般只作為對傳感器溫度特性的衡量。壓電陶瓷對溫度響應除材料本身特性之外,生產工藝也將直接影響壓電材料對溫度的響應,而同種材料對溫度響應的離散度是如此。同樣是鋯鈦酸鉛材料,不同的廠商由于采用不同的生產工藝,使得相同材料的壓電陶瓷而其各自的使用溫度范圍,溫度響應和溫度響應的離散度相差甚大。綜合對壓電材料的基礎研究和生產加工工藝,目前國內壓電陶瓷的溫度特性與國外較優水準相比還有差距。
 
  不同的敏感芯體結構設計對溫度的變化的響應會產生不同的結果。由于不同材料有不同的線膨脹系數,因此溫度變化必然使壓電材料和金屬配件之間產生因線膨脹系數不同而造成的應力變化;這種由溫度產生的應力使壓縮式和彎曲梁型的敏感芯體產生輸出信號,有時這種溫度變化引起的輸出會大于振動測量信號。需要指出溫度變化有穩態和瞬態兩種,傳感器輸出靈敏度隨溫度變化通常是指穩態高低溫度狀態對信號輸出的影響。瞬態溫度變化對傳感器輸出的影響主要表現在低頻測量中,請參看應用〉低頻測量傳感器的基座應變靈敏度傳感器受被測物體在傳感器安裝處應變的影響,可能導致傳感器輸出的變化。傳感器的基座應變靈敏度一般由傳感器基座剛度,傳感器與被測件的接觸面積以及敏感芯體結構設計形式所決定。。
 
  聲場和磁場對傳感器的影響
 
  聲波和磁場對傳感器的作用也都可能引起信號輸出,這種輸出的大小與傳感器靈敏度的比值被稱作為壓電傳感器的聲靈敏度和磁靈敏度。
 
  聲靈敏度是表示傳感器在強聲場(140dB)的作用下,加速度傳感器的輸出值。加速度信號輸出主要是聲波通過對傳感器外殼體的作用,再由外殼體傳輸給敏感芯體而導致的信號輸出。直接減小傳感器聲靈敏度的方法是增加傳感器外殼的厚度。
 
  磁靈敏度是表示傳感器在強交變磁場作用下,加速度傳感器的輸出值。傳感器敏感芯體受磁力的作用而導致信號輸出是傳感器產生磁靈敏度的基本原因。因此在傳感器設計中,金屬零部件盡量采用無磁或弱磁的材料是降低傳感器磁靈敏度最直接的措施。另外雙層屏蔽殼結構形式也能較好地減小傳感器的磁靈敏度,同時雙層屏蔽殼形式還能防止磁場對輸出電信號的干擾。
          
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