基于Cymbal的压电振动加速度传感器性能及小型化研究

更新时间：2020-03-15 08:03:24 大小：4M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：加速度传感器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

本文主要研究了基于金属-陶瓷压电复合换能器——Cymbal换能器的新型振动加速度传感器。针对钹式换能器的结构特点，改进了传感器的机械结构，以达到缩小体积、增强稳定性、充分发挥钹式换能器优良性能的目的。

研究了压电振动加速度传感器的敏感元件在振动过程中机械量与电量的相互转换关系及产生微弱电荷信号的特性，设计了适合该新型振动加速度传感器的电荷放大电路、低通滤波电路及差分放大电路。

研究了新型振动加速度传感器电压灵敏度的线性特性，对产生非线性误差的原因进行了分析，设计出了基于C8051F061单片机的非线性补偿电路。研究了分段线性插值法原理，编写单片机程序对该传感器进行了非线性补偿。补偿后的传感器非线性误差为1.2％。研究了人工神经网络原理，利用微型计算机和MATLAB工具设计了人工神经网络非线性补偿模块，对该传感器进行了非线性补偿。补偿后的传感器非线性误差为0.36％，传感器的非线性得到了显著改善。

设计出了基于DS18B20的温度测量电路，研究了新型振动加速度传感器零位电压的温度特性。研究了分段线性插值法原理，编写单片机程序对该传感器零位电压进行了温漂补偿。补偿后的传感器零位电压的温度误差为5.13％。研究了人工神经网络原理，利用微型计算机和MATLAB工具设计了人工神经网络温漂补偿模块，对该传感器零位电压进行了温漂补偿。补偿后的传感器零位电压的温度误差为3.66％，加速度传感器零位电压的温度稳定性有了极大提高。

研究了新型振动加速度传感器零位电压的时间特性，得出该传感器时间特性平稳，无须进行时漂补偿的结论。

分析了压电振动加速度传感器产生横向灵敏度的原因。推导了任意角度作用力下，压电振动加速度传感器的灵敏度公式。计算了灵敏度理论值。搭建了压电振动加速度传感器的灵敏度测试系统，测试了灵敏度实际值，并计算了与理论值之间的相对误差，分析了误差产生的原因。推导了压电振动加速度传感器灵敏度零点的计算公式，并计算了确定参数下传感器的灵敏度零点。根据压电振动加速度传感器横向灵敏度比的定义，分别计算了该压电振动加速度传感器横向灵敏度比的理论值和实际值。在最后分析了进一步减小横向灵敏度比的方案。