压电薄膜传感器的设计
加速度计可以用在仪表中,测量加速度
(
速度对时间的变化çŽ?/p>
)
和测量倾斜
�/p>
(
物体的纵轴和与地球表面相切的平面的垂线之间形成的倾角
)
。倾斜度测é‡?/p>
可以被看成直流或稳态测量。在理论上,加速度可以是稳态的,但在实际应ç”?/p>
当中,加速度通常是一个短期的暂时现象ã€?/p>
在非倾斜应用
(
短时加é€?/p>
)
中,可以将压电检波器或压电薄膜传感器用作传感
器。任何类型的压电传感器都有一个与电容串联的交流电压源等效电路
(
加上å…?/p>
他会产生二阶效应的电抗元件,不在此进行分æž?/p>
)
。典型的容值为几百皮法到几
纳法。电压源的电容耦合就是为什么器件不能提供稳态的倾斜度测量的原因ã€?/p>
上面提到的等效电容,再加上输入或后继的放大或缓冲电路的分流电阻就æž?/p>
成了一个单极高通滤波器
(HPF)
。在最好的情况下,如果分流电阻越大,高é€?/p>
滤波器中极点的时间常数越长。这就意味着,在时间常数效应削弱测量前,å�?/p>
以对加速度进行测量的时间较长ã€?/p>
从实用性的角度出发
(
考虑到器件的可用æ€?/p>
)
,可以选用
1GΩ
的阻值ã€?/p>
由于这个电阻值很大,所使用的放大器必须具有非常低的偏置或泄漏电流,最
好能达到
1pA
的级别ã€?/p>
å›?/p>
1
是一个实用电路的电路图。压电薄膜传感器是器ä»?/p>
X1
。在原型设计å½?/p>
中,使用了测量专用的
LDTM-028K
器件。这个传感器的一端已经施加了一ä¸?/p>
很小的重力,在这端再增加大的重力,可以提高灵敏度。传感器通过
R1
连到
运放
U1
的非反向输入端,
R1
可防止过压对运放的输入造成损害。如果传感器
承受的加速度非常é«?/p>
(
如重å‡?/p>
)
,就很可能发生这种情况ã€?/p>
R1
也可以用来减小来
�/p>
X1
的信号幅值。这个电路中çš?/p>
R1
�/p>
1GΩ
�/p>
R2
是输入分流电阻,
1pA
的泄漏电流会流过
R2
,其数值也æ˜?/p>
1GΩ
,产ç”?/p>
1mV
的偏置电åŽ?