測(cè)振傳感器的形式多種多樣,壓電式加速度傳感器約占測(cè)振傳感器的80%,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,原子能、冶煉、航空航天、化工等許多領(lǐng)域都急需高溫用測(cè)振傳感器,尤其是國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研制,對(duì)高溫用壓電加速度傳感器有更大的需求,而剪切式壓電加速度傳感器靈敏度和頻響都很高,剪切式的敏感元件有效地隔離了基座應(yīng)變,感受到的來(lái)自基座的干擾信號(hào)較小,測(cè)試精度更高,而且橫向靈敏度比壓縮式傳感器小得多,更加適用于軍工應(yīng)用。但國(guó)內(nèi)對(duì)剪切式高溫壓電加速度傳感器設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法的研究存在較大的不足:動(dòng)力學(xué)模型中對(duì)切向接觸剛度的處理不精確,沒(méi)有形成一種完善的壓電加速度傳感器建模方法;對(duì)螺栓預(yù)緊力的研究停留在原因分析階段,未分析預(yù)緊力對(duì)傳感器性能的影響,未在高溫條件下確定合適的初始預(yù)緊力的大小;有限元模態(tài)分析僅用于評(píng)估傳感器的性能方面,沒(méi)有將模態(tài)分析法應(yīng)用于傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面;未總結(jié)出一種完善的剪切式高溫壓電加速度傳感器設(shè)計(jì)方法。由于這些設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法的不足,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有可以承受50℃以上溫度、各項(xiàng)性能達(dá)到要求的剪切式壓電加速度傳感器成熟產(chǎn)品。本論文基于課題組對(duì)壓縮式高溫壓電加速度傳感器較為成熟的研究,從傳感... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１高溫壓電加速度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域??

?第１章緒論???特性，其工作溫度不超過(guò)５００°Ｃ，而且其固有頻率較低，工作頻率上限僅有４０００Ｈｚ。??Ｅｎｄｅｖｃｏ公司叩１研發(fā)了隔離剪切和環(huán)形剪切壓電加速度傳感器，采用鈮酸鋰晶體??作為壓電敏感元件，最高溫度可達(dá)７６０°Ｃ，但由于鈮酸鋰材料的溫度特性，該傳??感器難以在高溫下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。而且該傳感器的工作頻率上限較低，限制了??其在更高頻率范圍內(nèi)加速度測(cè)試的應(yīng)用。綜上所述，這些公司研發(fā)的剪切式加速??度傳感器無(wú)法兼顧較高的固有頻率和較高的工作溫度，即當(dāng)傳感器有較高固有頻??率時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足高溫需求，當(dāng)傳感器可在高溫下穩(wěn)定工作時(shí)不能滿(mǎn)足固有頻率的要??求。??微塊嚴(yán)??ｉｃｍ??三舟屮心??圖１－２三角剪切式壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)??Ｋｙｕｎｇｒｉｍ?Ｋｉｍａ等人１７５１設(shè)計(jì)了一種剪切式高溫壓電加速度傳感器，其結(jié)構(gòu)如??圖１－３所示，該傳感器采用ＹＣＯＢ晶體作為壓電敏感元件，溫度穩(wěn)定性較好。對(duì)??該傳感器進(jìn)行了有限元模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，其工作頻率上限可達(dá)１．６ｋＨｚ，??靈敏度可達(dá)５．９ｐＣ／ｇ，同時(shí)該傳感器在最高１２５０°Ｃ的環(huán)境下可穩(wěn)定工作。但該傳??感器結(jié)構(gòu)小緊湊，空間體積較大，在某些測(cè)振場(chǎng)所較難安裝。??＾慣性塊■??Ｉ電賴(lài)振動(dòng)桿Ｉ??圖丨－３基Ｆ?ＹＣＯＢ的高溫剪切式壓電加速度傳感器??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???我國(guó)自上個(gè)世紀(jì)６０年代才開(kāi)始對(duì)高溫壓電加速度傳感器展幵一些研究工作，??與國(guó)外存在較大的差距。新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者積極開(kāi)展剪切式高溫壓電加??速度傳感器的研究工作，包括高溫壓電晶體的制備，相關(guān)的理論研究以及設(shè)計(jì)制??造，環(huán)境測(cè)試工作等，并研發(fā)出了一系列性能優(yōu)異的剪切式壓電加速度傳感器產(chǎn)??品＿。??顧寶龍［８７］、毛世杰１８８１以及潘睿［７３］等人都對(duì)壓電加速度傳感器進(jìn)行了大量的??設(shè)計(jì)工作，研發(fā)出了很多性能較好的壓電加速度傳感器產(chǎn)品。如圖１－４所示為一??種剪切式高溫壓電加速度傳感器，選用鈮酸鋰晶體作為壓電敏感元件，該傳感器??采用了惰性氣體密封工藝，可以有效地預(yù)防高溫時(shí)壓電片的氧化失效，使傳感器??在高溫下工作時(shí)有較高的精度和可靠性，其工作溫度可達(dá)５５０°Ｃ，有較高的固有??頻率和靈敏度，但該傳感器的壓電片直接與基座接觸，未能解決基座應(yīng)變靈敏度??的問(wèn)題，潘睿設(shè)計(jì)的壓縮式高溫壓電加速度傳感器也存在基座千擾較大的問(wèn)題。??毛世杰等人設(shè)計(jì)了一種剪切型壓電加速度傳感器，并對(duì)傳感器進(jìn)行了模態(tài)分析與??動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，并對(duì)最終設(shè)計(jì)的傳感器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該傳感器的靈敏度??與固有頻率較高，但其壓電材料不能滿(mǎn)足高溫環(huán)境測(cè)試的應(yīng)用。壓電加速度傳感??器的發(fā)展方向?yàn)楦邷�、高固有頻率、高靈敏度、高精度，但上述學(xué)者設(shè)計(jì)的傳感??器無(wú)法同時(shí)兼顧這些需求。??報(bào)電兀件?慣性塊??安焚孔?預(yù)緊螺Ｕ??圖１－４基于鈮酸鋰晶體的剪切式加速度傳感器ａ??為滿(mǎn)足壓電加速度傳感器高溫、高固有頻率、高靈敏度、高精度的發(fā)展需求，??有必要對(duì)傳感器的動(dòng)力學(xué)模型、有限元分析方法、測(cè)試性能以及結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種壓縮式壓電沖擊振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)[J]. 陳玉偉,黃寶民,張潤(rùn)發(fā).  日用電器. 2019(01)
[2]一種平面剪切型壓電式加速度傳感器的設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究[J]. 毛世杰,雷體高,王燕山,劉德峰,黃漫國(guó).  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2018(33)
[3]高溫壓電材料、器件與應(yīng)用[J]. 吳金根,高翔宇,陳建國(guó),王春明,張樹(shù)君,董蜀湘.  物理學(xué)報(bào). 2018(20)
[4]壓電力傳感器晶片與電極接觸剛度影響研究[J]. 金雷,賈振元,劉巍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(22)
[5]加速度傳感器殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J]. 褚雷陽(yáng),于德潤(rùn),劉寶偉,丁鐘凱,符興宇.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(12)
[6]基于鈮酸鋰的高溫壓電加速度傳感器設(shè)計(jì)[J]. 顧寶龍,趙振平,陳浩遠(yuǎn),閆旭,陳佳璧,郭子昂.  中國(guó)測(cè)試. 2017(11)
[7]高溫壓電復(fù)合材料換能器[J]. 陳秋穎,王秀明,王小民.  科學(xué)通報(bào). 2014(32)
[8]非線(xiàn)性光學(xué)晶體YCOB的性能表征[J]. 潘忠奔,蔡華強(qiáng),黃輝,于浩海,張懷金,王繼揚(yáng).  強(qiáng)激光與粒子束. 2014(07)
[9]一種結(jié)合面法向接觸剛度計(jì)算模型的構(gòu)建[J]. 莊艷,李寶童,洪軍,楊國(guó)慶,朱林波,劉會(huì)靜.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[10]磷酸鎵晶體物理性質(zhì)及本征點(diǎn)缺陷的研究[J]. 李妍,劉廷禹,趙朝珍.  人工晶體學(xué)報(bào). 2012(05)

博士論文
[1]基于分形理論的機(jī)械結(jié)合部接觸特性參數(shù)研究[D]. 劉文威.華中科技大學(xué) 2016
[2]高溫壓電晶體的生長(zhǎng)、性能表征和應(yīng)用研究[D]. 于法鵬.山東大學(xué) 2011
[3]氮化鋁陶瓷及其表面金屬化研究[D]. 劉志平.天津大學(xué) 2008

碩士論文
[1]壓縮式高溫壓電加速度傳感器設(shè)計(jì)與性能研究[D]. 潘睿.山東大學(xué) 2019
[2]基于CTGS和YCOB晶體的高溫壓電加速度計(jì)靈敏度和溫漂特性研究[D]. 孔令楓.廈門(mén)大學(xué) 2018
[3]高溫壓電傳感器性能仿真有限元分析[D]. 李吉.西南交通大學(xué) 2016
[4]CTGS壓電單晶的坩堝下降法生長(zhǎng)及振動(dòng)傳感應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 王賀偉.山東大學(xué) 2016
[5]BMT-PT基高溫壓電陶瓷的制備及其性能研究[D]. 晁波.陜西師范大學(xué) 2014
[6]螺栓接觸剛度的計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 田建勇.大連理工大學(xué) 2014
[7]基于壓電敏感材料的加速度傳感器設(shè)計(jì)及其動(dòng)態(tài)特性分析[D]. 張杰.東北大學(xué) 2013
[8]壓電加速度傳感器安裝諧振頻率分析及應(yīng)用[D]. 唐國(guó)明.華中科技大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2904503