[发明专利]一种适合低频的宽带高灵敏度扭转型压电加速度计

说明书

本发明公开了一种适合低频的宽带高灵敏度扭转型压电加速度计，属于压电加速度计技术领域。本发明为了满足现有水声工程领域低频结构振动和声场测量用高性能加速度计需求，提供一种适合于低频测量的高灵敏度扭转型压电加速度计。本发明综合利用压电陶瓷厚度剪切大的压电常数和悬臂梁结构的惯性力放大特性，实现在小尺寸条件下提升加速度计在低频段的灵敏度，在水下低频振动测试时，可减小传感器质量对待测件的振动特性影响。此外，还可为矢量水听器研制提供高性能加速度计，以减小低频用矢量水听器体积。

技术领域

本发明涉及一种适合低频的宽带高灵敏度扭转型压电加速度计，属于压电加速度计技术领域。

背景技术

压电加速度计作为一种广泛使用的惯性传感器，在振动测量、惯性导航、水声测量等领域起着重要作用。由于利用了压电陶瓷作为其敏感元件，相较于其他类型的加速度计，具有使用频带宽、灵敏度高、信噪比高、安装方便、结构简单、便于制作、可靠性高等优点。

对于低频加速度，通常使用弯曲型加速度计或剪切型加速度计进行测量。其中，弯曲型加速度计灵敏度虽然较高，但其频响范围通常较窄、且过冲击能力较差。而剪切型加速度计虽然工作频带较宽，稳定性较好，但在同尺寸和质量下，灵敏度相较于弯曲型加速度计低，同时剪切型加速度计为了提升低频灵敏度，通常要牺牲工作带宽。目前水声工程领域的测量越发集中在低频测量，如舰船壳体振动，矢量水听器内部敏感元件等都大量需要适合低频测量的，宽带、高灵敏度、体积小，重量轻的加速度计。而目前，无论弯曲型加速度计或剪切型加速度都无法同时满足需要，影响了水声工程领域低频测量能力的提升。因此，提供一种适合低频的宽带高灵敏度加速度计是十分必要的。

发明内容

本发明为了满足现有水声工程领域低频结构振动和声场测量用高性能加速度计的需求，提供一种适合于低频测量的高灵敏度扭转型压电加速度计。

本发明的技术方案：

一种适合于低频测量的高灵敏度扭转型压电加速度计，包括第一压电陶瓷环1、第二压电陶瓷环2、惯性质量块3、螺杆4、第一支撑件5、第二支撑件6和基座7，所述的第一支撑件5、第一压电陶瓷环1、惯性质量块3、第二压电陶瓷环2和第二支撑件6依次紧密套装在螺杆4上，并且螺杆4的两端分别通过第一支撑件5和第二支撑件6安装在条状基座7的两端。

进一步限定，第一压电陶瓷环1和第二压电陶瓷环2的上电极面和下电极面上分别设置有绝缘片。

进一步限定，第一压电陶瓷环1和第二压电陶瓷环2的极化方向均为圆环圆周的切线方向。

进一步限定，惯性质量块3包括环状连接部17和伸出部16，环状连接部17装在螺杆4上。

更进一步限定，伸出部16为长杆状或长臂状。

更进一步限定，伸出部16与环状连接部17为不同材质金属或合金。

更进一步限定，环状连接部17的材质为铝合金或钢。

更进一步限定，伸出部16的材质为高密度合金。

进一步限定，第一压电陶瓷环1和第二压电陶瓷环2串联。

更进一步限定，第一压电陶瓷环1的上电极面作为接地端，第一压电陶瓷环1的下电极面与第二压电陶瓷环2的下电极面连接，第二压电陶瓷环2的上电极面为信号输出电极。

进一步限定，第一压电陶瓷环1和第二压电陶瓷环2并联。

更进一步限定，第一压电陶瓷环1的上电极面与第二压电陶瓷环2的下电极面连接作为接地端，第一压电陶瓷环1的下电极面与第二压电陶瓷环2的上电极面连接作为信号输出电极。