В конструкции акселерометров используются два вида пьезоэлектрических материалов: кварц и поликристаллическая керамика. Кварц - это кристалл природного происхождения. Однако кварц, используемый в современных датчиках, создается из материалов, не содержащих примесей. С другой стороны, керамические материалы изготавливаются вручную. Керамические материалы, изготовленные с использованием различных компонентов, обладают специфическими чувствительными свойствами. Каждый материал обладает уникальными преимуществами, и выбор материала зависит от характеристик специального исполнения акселерометра.
Кварц
Хорошо известно, что кварц может быть использован для выполнения точных измерительных задач и полезен для измерения большого количества временных и частотных величин в повседневных приложениях, таких как часы, радиоприемники, компьютеры и бытовая техника. В акселерометрах также используются некоторые уникальные свойства кварца. Поскольку кварц является природным пьезоэлектриком, он не имеет тенденции к релаксации в другое состояние и является наиболее стабильным из всех пьезоэлектрических материалов. Поэтому датчик на основе кварца позволяет проводить стабильные и повторяющиеся измерения и может эксплуатироваться в течение длительного времени. Кроме того, кварц не имеет температурных колебаний на выходе, что является его большим преимуществом в термоактивной среде. Благодаря низкой емкости и высокой чувствительности к напряжению по сравнению с большинством керамических материалов кварц является идеальным выбором для систем усиления напряжения. Напротив, низкая зарядовая чувствительность кварца ограничивает его применение в системах усиления заряда, а низкий уровень шума является неотъемлемой характеристикой системы.
Компания Join Sunny является ведущим производителем кварцевых акселерометров в Китае. Мы предлагаем различные решения в области кварцевых акселерометров, такие как аэрокосмические кварцевые акселерометры, высокоэффективные кварцевые акселерометры, недорогие и малогабаритные кварцевые акселерометры. Если вам нужна дополнительная техническая информация или технические паспорта, пожалуйста, обращайтесь к нам!
Керамика
Для изготовления акселерометров используются различные керамические материалы, выбор которых зависит от требований конкретного применения. Все керамические материалы изготавливаются вручную и превращаются в пьезоэлектрические материалы с помощью процесса поляризации. Этот процесс называется "поляризацией", при которой материал подвергается воздействию электрического поля высокой интенсивности и выравнивает электрический диполь, в результате чего материал становится пьезоэлектриком. При использовании кристаллов одинакового размера керамика обеспечивает более высокую мощность, чем кварц. Это идеальный выбор для получения большой выходной мощности от небольших датчиков. Для определения таких факторов, как чувствительность к заряду, чувствительность к напряжению и температурный диапазон, могут использоваться различные керамические пакеты. Керамика для вывода заряда может взаимодействовать со встроенной схемой усилителя заряда для получения высокого выходного сигнала, высокого разрешения и отличного отношения сигнал/шум. В настоящее время для изготовления акселерометров с зарядовым выходом используется высокотемпературная керамика, рабочая температура которой превышает 900° f (482° C).
Структура пьезоэлектрического акселерометра
Для реализации принципа переноса, необходимого для пьезоэлектрического акселерометра, могут быть использованы различные механические конструкции. Эти конфигурации определяются свойствами пьезоэлектрического материала, в котором действует инерционная сила ускоряемой массы. Режим сжатия, режим изгиба и режим сдвига описывают свойства напряжений, действующих на пьезоэлектрические материалы. В настоящее время конструкция акселерометра ИМИ практически полностью основана на режиме работы на сдвиг. Поэтому приведенная здесь информация ограничивается акселерометром, работающим в режиме сдвига.Болтовая установка
Для стационарной установки акселерометр должен быть прикреплен к испытуемой конструкции очень надежно, поэтому рекомендуется использовать болтовую установку. Сначала, в соответствии со спецификацией производителя, отшлифуйте или обработайте гладкий плоский участок на испытуемом объекте размером не менее основания датчика. Затем подготовьте резьбовое отверстие в соответствии с прилагаемым монтажным чертежом и убедитесь, что резьбовое отверстие перпендикулярно поверхности установки. Установите акселерометр с помощью крепежных болтов и убедитесь, что болты не касаются монтажной поверхности или нижнего торца основания акселерометра. Большинство крепежных болтов IMI имеют ограничивающие глубину заплечики, чтобы болты не доходили до самой нижней точки основания акселерометра. Чтобы акселерометр не упирался в буртик, в каждом основании имеется цельное отверстие. Ускорение передается с поверхности механизма на основание акселерометра. Любой болт, касающийся дна или находящийся между основанием акселерометра и конструкцией, будет препятствовать передаче ускорения и влиять на точность измерений. При затяжке прикладывайте к акселерометру только рекомендованный момент затяжки. Для предотвращения ослабления резьбы крепежного болта нанесите на него фиксирующий состав.
Установка на винт
При установке акселерометра на тонкостенную конструкцию возможно крепление акселерометра к конструкции через поверхность отверстия достаточного диаметра с помощью винта с головкой. При этом всегда следует проверять длину зацепления винта, чтобы он не касался дна основания акселерометра. Для обеспечения высокочастотной передачи на поверхность установки следует нанести тонкий слой силиконовой смазки.Клеевая установка
Установка с помощью винтов или болтов не всегда целесообразна. Клеевой монтаж обеспечивает другой способ крепления. Рекомендуется использовать отдельный клей для крепления основания, чтобы клей не повредил основание акселерометра и не перекрыл крепежную резьбу. В комплект микроакселерометров обычно входят встроенные крепежные болты, которые могут быть обработаны для формирования плоского основания. Большинство клеевых монтажных оснований для печатных плат также обеспечивают электрическую изоляцию, устраняя возможные шумовые помехи и проблемы с контуром заземления.
Рекомендуемый тип клея зависит от конкретного применения. Petroleum Wax (поставляется компанией PCB) обеспечивает очень удобный и легко демонтируемый способ крепления при комнатной температуре. Двухкомпонентная эпоксидная смола обладает жесткостью, что позволяет сохранить высокие частотные характеристики и сделать установку постоянной. Возможно применение и других клеев, таких как стоматологический цемент, горячий клей, быстрый клей и шпаклевка для труб, которые успешно зарекомендовали себя. Не существует "лучшего" клея для всех случаев применения, поскольку существует множество различных конструктивных и экологических факторов, таких как временная или постоянная установка, температура, отделка поверхности конструкции и т.д.
Во избежание повреждения акселерометра, закрепленного с помощью постоянного клея, перед снятием датчика необходимо нанести на клей разделительное средство. Существует множество клеев, которые можно использовать (суперклей, стоматологический цемент, эпоксидная смола и т.д.), но не существует общего отслаивающего средства. Для клея Loctite 454 рекомендуемым диссоциирующим агентом для печатных плат является ацетон. Если вы используете что-либо другое, кроме клея Loctite 454, вам придется проверить, какой отслаивающий агент рекомендован независимым производителем. Для того чтобы полностью прореагировать с клеем, отслаивающее вещество должно проникнуть в поверхность, поэтому лучше всего подождать несколько минут, прежде чем снимать датчик после нанесения отслаивающего вещества. После нанесения отслаивающего агента можно воспользоваться обычным гаечным ключом с шестигранным или квадратным основанием, приложить плавное усилие сдвига (или скручивания) (только вручную), и датчик может быть извлечен из тестовой конструкции. При сдвиговом воздействии можно использовать инструмент для снятия акселерометра с основанием, квадратным основанием или микрокапельным акселерометром.Магнитное крепление
Магнитное основание обеспечивает очень удобный способ временного крепления к поверхности магнита. Высокая прочность магнита на растяжение обеспечивает наилучшую высокочастотную характеристику. Клиновидное двухрельсовое магнитное основание обычно используется для установки оборудования на криволинейных поверхностях, таких как двигатель, корпус компрессора и трубы. Однако двухрельсовые магниты, как правило, значительно уменьшают диапазон рабочих частот ускорителя. Для получения наилучших результатов измерений магнитное основание следует крепить к гладкой и ровной поверхности. Между датчиком и магнитным основанием, а также между магнитным основанием и конструкцией должен быть нанесен тонкий слой силиконовой смазки для улучшения непрерывности контакта с поверхностью. Если поверхность неровная или немагнитная, стальную прокладку можно приварить или приклеить эпоксидным клеем к соответствующему месту для фиксации магнитного основания.
Примечание: акселерометры на магнитном основании могут создавать очень высокие и вредные для здоровья уровни ускорения. Для предотвращения такого повреждения будьте осторожны при креплении магнита к испытуемой конструкции, аккуратно "постучите" или "задвиньте" его на место. Не допускайте, чтобы магнит "трещал" и производил чрезмерные "удары" по испытуемой конструкции. Такие "удары" могут повредить датчик. Другой, более идеальный способ установки - прикрепить магнитное основание к испытуемой конструкции, а затем прикрутить акселерометр к основанию