|
振動傳感器
壓電膜最早應用之一就是小提琴的拾音器。后來,吉布森吉它公司用壓電膜做成鞍形弦碼拾音器裝在弦碼內推出了一系列的聲學吉它。這種拾音器的非常高的保真度引出了一系列的振動傳感和加速度計應用。
樂器拾音器
目前，壓電膜在吉它拾
音器的應用有四種設計方案：
第一種是厚膜的，壓迫式應
力型（在弦碼下）設計；第
二種是低成本的加速度計；
另外二種為接觸式麥克風，
一種是包在插在弦碼內的鞍
形上，另外一種是粘在樂器
上的拾音器。由于材料的Q值低，沒有陶瓷拾音器的自諧振問題。
屏蔽請參看圖57的折疊方案，熱的一面就是折起來后的內側的稍窄的電極。由于屏蔽是用壓電材料構成，所以折疊技術可提供比其他屏蔽法較高的拾音靈敏度，傳統屏蔽層可以很容易地以多層壓電膜，粘膠及屏蔽箔制成。
機器監控
屏蔽壓電膜傳感器在樂器中表現出的高保真度導致了機器監測用的振動傳感器的開發。在其最簡單的模式中，壓電膜振動傳感器基本上就像動態應變片一樣。壓電膜不需要外部電源，但發出的信號比應變片放大后的信號還要大。一個典型的壓電膜傳感器產生的電壓信號比箔片式應變片大四個數量級，比半導體式的高二個數量級，壓電薄膜應變片的頻率響應也十分優越。
高靈敏度是由于壓電膜材料的形狀所致，小的材料厚度意味著非常小的橫截面積，因此，非常小的縱向力就可以在材料內產生非常大的應力。
壓電膜傳感器可以貼裝在振動表面上監測振動結構的頻率和幅度。這種傳感器比普通的應變片覆蓋較大面積，因此，為得出有意義的結果，應在均勻的應變場中做直接的比較。很明顯，點式傳感器總有需要它的地方,盡管小傳感器的電容較小,還要在設計上考慮附加因素。采用傳統的電荷放大器，或因為信號電平相對高而采用高阻抗場效應管緩沖電路都可以達到幾分之一赫茲的工作頻率。
軸承磨損檢測器
一種經過屏蔽的壓電膜傳感器已經被用來監測軸承的磨損和破碎現象。這種傳感器是用環氧樹脂永久性地粘在軸承套外表面上。由于質量小，外形小，可以作軸承的內置無損探傷傳感器，而不用浪費時間對加速度計做定期故障檢修。
風機氣流傳感器
一種層壓梁式傳感器在管道氣流中用作離心風機的故障傳感器。由紊流效應造成的傳感器內大約100Hz的振動測出氣流的存在。沒有氣流時,信號消失,觸發電路工作。傳感器和開關點路是采用TL084四組套的雙場效應管運算放大器構成，標準輸入信號為80mV。傳感器的可靠性是關鍵特性，但由于它實際上并不受任何應力，因此工作壽命是無限制的。
斷紗傳感器
紡織廠需對成千上萬條紗線進行斷紗
監測。一旦漏檢就會導致大量的材料報廢，而
生產這些材料的勞動費用是要超出其制造
費用的。跌落開關，就是當斷紗時，開關
的接點閉合，十分不可靠。纖維屑會塞住
開關的接點，這樣就產生不出輸出信號來
。而壓電膜振動傳感器是裝在很薄的鋼片
上，監測著紗線滑過鋼片時磨擦所產生的聲音信號，類似小提琴的弦(圖58)，一旦停止振動，就即刻觸發機器停機。
自動售貨機傳感器
將加屏蔽層的壓電膜動態應變片貼裝在出貨槽下面檢驗產品的售出。非碰撞所產生的振動會發出一個“故障”告警信號。第二種應用就是投幣機，由壓電膜器件對硬幣計數。傳感器確認所贏得的硬幣,使賭徒們不敢隨意虛假投訴社備故障。在售票配票機中，用梁式壓電膜器件進行出票計數。
加速度計
MSI公司壓電技術的許多振動傳感
器應用的一個自然產物就是加速度計。
這些加速計設計基于很傳統的壓電陶
瓷和壓電聚合物材料。基本材料的選
擇可使產品為特定用途而訂制。表6
列出了MSI加速度計產品系列的主要
規格。
與很傳統的傳感器一樣，這些加速度計可配置為壓縮式設計或是梁式設計。壓縮式設計的加速度計通常有較高的諧振頻率，提供較寬的有用頻帶。因此,它們的靈敏度往往較低。MSI的ACH01~XX壓縮式設計加速度計的內視圖如圖59所示。
另一方面，梁式設計的加速度計往往有
較低的諧振頻率和有用頻帶，但有較高
的靈敏度。梁式設計加速度計還有另一
個很有趣的特性：只用一個采用MSI的
“Origami”梁式專利技術（“Origami”
是日語，意思是折紙工藝）的單片式感
應單元通過取向來感應多軸加速度。帶
Origami感應單元的ACH~04~08~05梁式
設計加速度計的內部視圖如圖60所示。
為了降低系統成本和簡化使用，所有MSI加速度計包含了一些集成電子傳感器接口。ACH~01加速計產品系列和ACH~04~08~05多軸加速計都使用了簡單的JFET阻抗緩沖器。對這些傳感器，JFET偏置和信號處理在設備的外部完成。其余的ACH~04~08多軸加速計產品系列使用專用ASIC（特定用途集成電路）提供阻抗匹配、增益和信號處理。可對系統增益、輸出類型（模擬或數字量）和輸出軸進行編程（通過芯片上的EEPROM）使傳感器可簡單地為特定用途而配置。為使功耗最小,也包括一個SLEEP模式。
ACH~01系列產品通常被用于要求有寬頻帶、高靈敏度、低噪聲和低成本的應用中。這類應用包括：揚聲器反饋和控制系統、汽車防盜系統、拾音器、機械狀態和泵監測系統以及醫療人體運動監測。
ACH~04~08產品系列，由于其性能性較寬，而被用于很多種用途，例如計算機硬盤震動感應、揚聲器反饋和控制系統、家用電器故障監測、虛擬現實系統、汽車系統、醫療人體運動監測系統、運輸損壞和材料搬運監測系統、GPS系統、振動開關和地震斷路開關。對多軸測量加速度或振動的OEM應用，使用ACH-04-08是最理想的。
精量電子公司持續開發并改善其加速度計產品系列。有關這些產品或想訂制我們的其它產品，細節請與精量電子公司聯系。
|
