压电传感器横向灵敏度调整与简化测试分析
半导体压力敏感器的灵敏度与线性度分析
半导体压力敏感器的灵敏度与线性度分析引言：近年来，随着科技的不断发展，半导体压力传感器已被广泛应用于工业生产、汽车、医疗等领域。
半导体压力传感器作为一种重要的传感器技术，用于测量和监测不同环境中的压力变化，具有灵敏度与线性度两个重要的参数。
本文将对半导体压力敏感器的灵敏度与线性度进行详细分析，以期帮助读者更好地了解半导体压力传感器的性能特征。
第一部分：半导体压力敏感器的灵敏度分析1. 灵敏度的概念与意义灵敏度是衡量半导体压力传感器对外界压力变化的敏感程度，通常用压力传感器输出电压变化量与压力变化量的比值来表示。
灵敏度越高，表示传感器对压力变化的响应越敏感，能够提供更准确的测量结果。
2. 影响灵敏度的因素半导体压力传感器的灵敏度受多种因素影响，主要包括：（1）材料特性：半导体压力传感器常用硅材料制成，硅的机械特性对灵敏度有直接影响。
（2）电桥结构：传感器的电桥结构设计直接影响了其输出信号的变化情况，从而影响灵敏度。
（3）硅膜厚度：传感器中的硅膜厚度也是影响灵敏度的重要因素之一。
（4）温度变化：温度的变化也会影响传感器的灵敏度，需要通过温度补偿等手段来减小温度对灵敏度的影响。
3. 提高灵敏度的方法为了提高半导体压力传感器的灵敏度，可以采取以下方法：（1）优化传感器结构设计，如改善电桥结构，并合理选择材料特性和硅膜厚度。
（2）应用温度补偿技术，通过温度传感器监测温度变化并进行相应的补偿。
（3）提高信噪比，减小噪声干扰，以提高传感器对压力变化的响应。
第二部分：半导体压力敏感器的线性度分析1. 线性度的定义与重要性半导体压力传感器的线性度是指传感器输出信号与输入信号之间的线性关系程度。
线性度越高，表示传感器输出信号与输入信号之间的差异越小，测量结果更准确。
2. 影响线性度的因素半导体压力传感器的线性度受多种因素影响，主要包括：（1）传感器本身结构：传感器的设计、材料选择及制造工艺直接影响传感器输出信号的线性度。
压电式传感器论文
压电式传感器的应用——压电式加速度传感器目录一、摘要.......................................二、引言.......................................三、关键词.....................................四、压电式加速传感器原理.......................五、压电式加速传感器构成.......................六、压电式加速度传感器的灵敏度....................七、等效电路...................................八、应用背景及实例.............................九、总结.......................................一、摘要压电式加速传感器是压电式传感器中应用最广泛的传感器之一。
近年来压电式加速传感器得到了较大的发展，本文重点讲解了压电式加速传感器的原理及构成元件，并对压电式传感器在实际生产生活中的应用做介绍。
二、引言压电效应（piezo electric effect）是由居里兄弟皮尔（P·Curie）与杰克斯（J·Curie）在1880年发现的。
1880年杰克斯在实验室发现了压电性。
起先，皮尔致力于焦电现象（pyroelectriceffect）与晶体对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶体中施以压力会有电性产生。
他们又系统的研究了施压方向与电场强度间的关系，及预测某类晶体具有压电效应。
经他们实验而发现，具有压电性的材料有：闪锌矿、钠氯酸盐、电气石、石英、酒石酸、蔗糖、方硼石、异极矿、黄晶及若歇尔盐。
这些晶体都具有各向异性结构，各向同性材料是不会产生压电性的。
（摘自百度百科）三、关键词压电式加速传感器、压电原理、压电效应、石英、压电陶瓷等。
压电式传感器_图文
④温度和湿度稳定性要好：具有较高的居里点、以期望得 到宽的工作温度范围；
⑤时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。
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6.5 测量电路
6.4.1电压放大器
电压放大器的作用是将压电式传感器的高输 出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微 弱的电压信号进行适当放大．因此也把这种 测量电路称为阻抗变换器。 其中
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6.3 压电材料
选用合适的压电材料是设计高性能传感器的关键。一般应 考虑以下几个方面：
①转换性能：具有较高的耦合系数或具有较大的压电常数 ；
②机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度 高、机械刚度大。以期获得宽的线性范围和高的固有振动 频率；
③电性能：希望具有高的电阻率和大的介电常数，以期望 减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性；
相对轴向灵敏度的百分比表
示。
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6.2 影响压电式传感器主要因数
定义（用轴向灵敏度的百分比表示）： 最大横向灵敏度
Km=(Ky/Kz)100% =tg×100%;
一般横向灵敏度
Kt=(Kt/Kz)100% =tg×cos×100%;
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6.2 影响压电式传感器主要因数
产生横向灵敏度的必要条件 （1）伴随轴向作用力的同时，存在横向力； （2）压电元件本身具有横向压电效应。 消除横向灵敏度的技术途径 （1）从设计、工艺和使用诸方面确保力与电轴的
一致； （2）尽量Βιβλιοθήκη 取剪切型的力-电转换方式。一只较好
的压电传感器，最大横向灵敏度不大于5%。
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压缩式压电传感器轴向灵敏度的幅值线性度问题
压缩式压电传感器轴向灵敏度的幅值线性度问题【关键词】压电传感器，轴向灵敏度，幅值线性度【论文摘要】简述了压电加速度传感器的结构原理。
说明了该传感器灵敏度的线性度问题，分析了其正向反向灵敏度的差异与“饱和现象”,以便在生产、鉴定与使用时加以注意。
压电传感器是一种利用压电效应进行机电能量转换的变换器。
因为它具有若干优点，所以被广泛地应用于机械结构的振动与冲击参量的测量。
压电传感器基本上有压缩式、剪切式和弯曲式3种形式。
衡量这种传感器的参数有数个，其中主要是灵敏度。
按照一般检定规程规定，要求采用冲击法和谐振梁法检查传感器灵敏度的幅值线性度；但各种标准规定不够确切，只是泛指幅值线性度。
实质上是指检查正向灵敏度的幅值线性度。
但是对于有正负极性的二次指示仪表，测量高g（1g=10 m/s2）值振动以及需要反向安装传感器的冲击情况（即测量负脉冲冲击加速度），若仅仅检查传感器的正向灵敏度幅值线性度是不够的，还应检查其“反向灵敏度线性度”,以便使传感器得出正确的测试数据。
在我国，压缩式压电传感器的使用和生产量较大，为此，谈谈压缩式压电传感器的正反向灵敏度的幅值线性度问题。
1 传感器的结构原理就其结构特点而言，压缩式压电传感器（加速度计）可分为3种：边缘安装压缩式、中心安装压缩式和倒置中心安装压缩式。
第三种结构形式与前两种相同，原理也相同，所不同的是其敏感元件的安装方向倒置了。
所以，对于同一加速度输入，其响应极性正好相反，即轴向灵敏度的方向相反。
前两种型式的传感器结构如图1.它们由预紧弹簧、惯性质量、压电晶体片、垫片、连杆、锁紧螺母、壳体和基座等组成。
当固定在被测物体上的传感器随物体运动时，其惯性质量块产生惯性作用力作用在压电晶体片上，压电晶体片产生与此作用力成比例的变形，由于压电晶体片的压电效应，便产生与压电元件变形成比例的电荷，此信号由输出端引出。
在此传感器中，压电晶体片既是敏感元件又是弹性元件。
一般把压电晶体片看成无质量的弹簧。
压力传感器实验报告 -回复
压力传感器实验报告-回复
压力传感器实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过使用压力传感器，了解压力传感器的基本原理和工作方式，学习使用压力传感器进行压力测量，并掌握实验操作技能。
二、实验原理
压力传感器是一种能够将压力信号转换为电信号的传感器。
它主要由感应元件、信号处理电路和输出电路等部分组成。
当压力传感器受到外部压力作用时，感应元件会产生应变，这个应变会被转化为电信号，然后经过信号处理电路和输出电路，输出一个与压力大小成正比的电信号。
三、实验器材
1. 压力传感器
2. 数字万用表
3. 电源
4. 压力泵
5. 连接线
四、实验步骤
1. 将压力传感器连接至数字万用表和电源，确保接线正确。
2. 将压力泵连接至压力传感器。
3. 打开电源，调节压力泵压力，使压力传感器受到一定的压力。
4. 读取数字万用表上的电压值，并记录下来。
5. 调节压力泵压力，使压力传感器受到不同的压力，重复步骤4，记录下不同压力下的电压值。
6. 实验结束后，关闭电源，拆卸实验装置。
五、实验结果及分析
根据实验数据，我们可以绘制出压力传感器的电压-压力曲线，从而了解压力传感器的灵敏度和线性度。
实验结果表明，压力传感器的输出电压与压力大小成正比，并且具有较高的灵敏度和良好的线性度。
六、实验结论
通过本次实验，我们了解了压力传感器的基本原理和工作方式，学习了使用压力传感器进行压力测量的方法，掌握了实验操作技能。
同时，我们还得出了压力传感器的电压-压力曲线，验证了压力传感器的灵敏度和线性度。
压电式压力传感器标定方法
压电式压力传感器标定方法压电式压力传感器是一种常用的传感器，用于测量各种介质的压力。
为了保证传感器的准确性和可靠性，需要对其进行标定。
本文将介绍压电式压力传感器的标定方法。
一、什么是压电式压力传感器压电式压力传感器是一种利用压电效应来测量压力的传感器。
它由一个压电陶瓷片和一个金属薄膜组成。
当外界施加压力时，压电陶瓷片会产生电荷，通过金属薄膜导出，从而实现对压力的测量。
二、为什么需要标定压电式压力传感器压电式压力传感器的灵敏度和线性度会随着时间的推移而发生变化，因此需要定期进行标定，以确保其测量结果的准确性。
同时，不同的传感器在制造过程中存在一定的误差，通过标定可以消除这些误差，提高传感器的性能。
三、压电式压力传感器的标定方法1. 静态标定方法静态标定方法是最常用的标定方法之一。
该方法通过施加不同的压力，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。
具体步骤如下：（1）选择一个已知压力的标准压力表，并将其连接到待标定的传感器上。
（2）将待标定传感器与标准压力表一起放置在一个封闭的容器中，通过控制容器内的压力来改变压力传感器的输入。
（3）记录传感器的输出信号和标准压力表的读数，建立压力与输出信号之间的线性关系。
（4）重复以上步骤，使用不同的压力值进行标定，以获得更准确的标定曲线。
2. 动态标定方法动态标定方法是另一种常用的标定方法。
该方法通过施加不同频率和幅值的正弦波信号，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。
具体步骤如下：（1）选择一个信号发生器，并将其连接到待标定的传感器上。
（2）通过信号发生器输出不同频率和幅值的正弦波信号，施加到传感器上。
（3）测量传感器的输出信号，并记录其与输入信号的幅值和相位差。
（4）根据输入信号和输出信号的幅值和相位差，建立压力与输出信号之间的关系。
（5）重复以上步骤，使用不同频率和幅值的正弦波信号进行标定，以获得更准确的标定曲线。
四、标定结果的评估与调整在完成标定后，需要对标定结果进行评估，并进行必要的调整。
传感器实验报告
传感器实验报告实验一金属箔式应变片单臂电桥实验数据处理线性拟合V=5.767*x-0.422 灵敏度为5.767思考题：（1） 本实验电路对直流稳压电源有何要求，对放大器有何要求。
直流稳压源输出应稳定，且不超过负载的额定值。
放大器应对差模信号有较好放大作用，无零漂或零漂小可忽略。
（2）将应变片换成横向补偿片后，又会产生怎样的数据，并根据其结构说明原因。
灵敏度将大幅度降低，线性性也将变差，电压随位移的变化将变得十分小。
因为横向补偿片原本是横向粘贴在悬梁臂上的，用于补偿应变片测量的横向效应。
在悬梁臂形变的时候，横向补偿片仅仅横向部分发生形变，而应变片敏感栅往往很粗而且有效长度短，因此阻值变化小。
实验二金属箔式应变片双臂电桥（半桥）实验数据处理V=11.95*x+0.778灵敏度为11.95思考题：（1）根据应变片受力情况变化，对实验结果作出解释。
在梁上下表面受力方向相反的应变片相当于将形变放大两倍，，因此，ΔV/ΔX大约是实验一中的两倍。
（2）将受力方向相反的两片应变片换成同方向应变片后，情况又会怎样。
同方向的两片应变片相互抵消，输出为零。
（3）比较单臂，半桥两种接法的灵敏度。
在相同形变量下，半桥的灵敏度约是单臂的两倍。
实验三金属箔式应变片四臂电桥(全桥)的静态位移性能V=24.15*x+1.4灵敏度问24.15思考题：（1）如果不考虑应变片的受力方向，结果又会怎样。
对臂应变片的受力方向应接成相同，邻臂应变片的受力方向相反，否则相互抵消没有输出（2）比较单臂，半桥，全桥各种接法的灵敏度。
在相同形变量下，半桥灵敏度约是单臂的两倍，全桥灵敏度越是半桥的两倍，即约为全桥的四倍。
实验四金属箔式应变片四臂电桥（全桥）振动时的幅频性能实验数据处理思考题：（1）在实验过程中，观察示波器读出频率与频率表示值是否一致，据此，根据应变片的幅频特性可作何应用。
不一致。
可以根据这个原理反向测出梁的震动频率，利用应变片读出峰值，在找到对应的频率值即可。
三维加速度测试横向灵敏度交叉影响消除方法
三维加速度测试横向灵敏度交叉影响消除方法史占付;梁瑊辉;杨琳;谢卫锋【摘要】Aiming at the shortcomings that higher transverse sensitivity would likely influence the result of radial acceleration test,a method of eliminating cross-impact of lateral sensitivity for the sensor was proposed in this paper. Firstly, the sensitivity of acceleration sensor was calibrated by the use of shock table and acceleration transverse sensitivity correction matrix was concluded Then, the three-dimensional acceleration graph of middle trajectory of fuze safety system was measured based on the acceleration correctioa Analysis and experiments results showed that using the lateral sensitivity as correction factor of three-dimensional acceleration could ensure the 3-D acceleration test curves accuracy, and it was helpful to analyse and judge the failure reason of blind fire or even early burst.%针对传感器横向灵敏度较大,容易影响径向加速度测试结果的问题,提出了一种消除三维加速度测试传感器横向灵敏度交叉影响的方法.该方法首先利用冲击台静态标定加速度传感器,得出加速度横向灵敏度校正矩阵,再对测得的加速度进行校正便可得出引信安全系统部位内弹道中间段三维加速度.分析与试验表明:将加速度横向灵敏度作为三向加速度校正因子,能够确保三维加速度测试曲线准确,从而有助于分析和判断引信瞎火甚至早炸故障.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2012(034)004【总页数】5页(P10-14)【关键词】引信;加速度;存储测试;灵敏度【作者】史占付;梁瑊辉;杨琳;谢卫锋【作者单位】机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;北京航天长征飞行器研究所,北京100076;机电动态控制重点实验室,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TJ430.60 引言理论上可通用的机械引信已多次在155mm等火炮的特定弹种上发生大量瞎火或提前解除保险，甚至炮口炸的情况。
3.2压电式压力传感器解析
§7.6 压电传感器的应用
地 震 的 巨 大 威 力
33
§7.6 压电传感器的应用
南海Ms7.2地震波形记录图
34
§7.6 压电传感器的应用 3) 压电式振动加速度传感器结构及外形
横向振动测振器
纵向振动测振器
35
4火炮堂内压力测试
发射药在堂内燃烧形成压力完成炮弹的发射。 堂内压力的大小，不仅决定着炮弹的飞行速 度，而且与火炮、弹丸的设计有着密切关系。
12
二、压电材料 1、种类：
石英晶体：如石英等； 压电陶瓷：如钛酸钡、锆钛酸铅等； 压电半导体：如硫化锌、碲化镉等； 高分子压电材料：聚二氟乙烯等。 2、对压电材料特性要求： ①转换性能：要求具有较大压电常数； ②机械性能： 机械强度高、刚度大，以期获得宽的线性
范围和高的固有振动频率； ③电性能：具有高电阻率和大介电常数，以减弱外部分布 电容的影响并获得良好的低频特性； ④环境适应性强：温度和湿度稳定性要好，要求具有较 高的居里点，获得较宽的工作温度范围； 13 ⑤时间稳定性：要求压电性能不随时间变化。
从作用力看，元件是串接的，因而每片受到的作用力相同，产生的变 形和电荷数量大小都与单片时相同。
图a）从电路上看，这是并联接法， 类似两个电容的并联。所以， 外力作用下正负电极上的 电荷量增加了1倍，电容量也增加了1倍，输 出电压与单片时相同。 图b）从电路上看是串联的，两压电片中间粘接处正负电荷中和， 上、 下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片的一半，输出电 压增大了1倍。
3. 交通监测
将高分子压电电 缆埋在公路上，可以 获取车型分类信息 （包括轴数、轴距、 轮距、单双轮胎）、 车速监测、收费站地 磅、闯红灯拍照、停 车区域监控、交通数 据信息采集（道路监 控）及机场滑行道等。
传感器检测技术实验报告
《传感器与检测技术》实验报告姓 名： 学 号：院 系：仪器科学与工程学院 专 业： 测控技术与仪器 实 验 室： 机械楼5楼 同组人员： 评定成绩： 审阅教师：传感器第一次实验实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。
电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=∆为电阻丝长度相对变化。
三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四、实验步骤1. 根据接线示意图安装接线。
2. 放大器输出调零。
3. 电桥调零。
4. 应变片单臂电桥实验。
上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。
系统灵敏度(即直线斜率)，非线性误差= =五、思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。
答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。
实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点 二、基本原理 全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ∆=∆=∆=∆时，其桥路输出电压3o U EK ε=。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。
三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四、实验步骤1.根据接线示意图安装接线。
2.放大器输出调零。
3.电桥调零。
4.应变片全桥实验跟理论存在误差。
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１
５
％
５
，
说 明 产 品 的 实 际灵 敏 度 轴
的角 度
ａ
％
图
２
理想 的 灵 敏度 轴
（
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来 修正 底 座
，
即 调 整横 向 灵敏度 比 的 正
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ｒ
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Ｌ
向 灵 敏 度 指 标 达 到 合 格 范 围 要 求
如图
４
所示
若横
偏离
Ｕ
向 灵 敏 度 超 出
？
２０ ４
－
电 磁 学
、
无 线 电专业
２０１６
年第
３６
卷 增刊
压 电传 感器横 向 灵 敏度 调 整 与 简化 测 试分析
章建 文
（
苏 州 长风 航 空 电子 有 限公 司
，
浙江 苏州
２１ ５ １ ５
１
）
摘
要
：
以
某 压 电 式 振 动 传 感器 为 例
提
，
通 过 对横 向 灵 敏 度 的 理论 分析
。
，
最后 通过 横 向 振 动 应 力 分 析
了
临 界 测 试 条件 模
型 案 例 的 计算
关键 词
：
，
具有 很强 的 实 际 指 导 意 义
；
横 向 灵 敏度
：
压 电
；
几 何轴灵敏度
；
相位 比 较
号
：
中 图 分 类号
Ｔ Ｂ ９７ 文
献 标识 码
：
Ａ 文 章 编
１
６７４
－
，
，
设计
了
横 向 灵 敏度 方 向 的 测 试 方 案
进行
，
并 根 据 确 定 的 横 向 灵 敏 度 方 向 设 计 计 算 了 横 向 灵 敏 度 的 修 正 方 法 及修 正 值
试方 法的 比 较
，
通 过 理 论 分 析和 与 传 统横 向 灵 敏度 测
，
出 了
简 化 的 横 向 灵 敏度 向 量 的 测 试 方 案
，
＾
難 麵赫 方 向
ｎ
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几 何轴 灵 敏
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此
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本文 从 寻 找 最 大 横 向 灵 敏度 方 向
：
如 何 修正 横 向
ｂ ｎ
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ｂ ｃ ｏ ｓ ａ
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魏度 和 简 化 测 试 方 法 以 及 横 向 振 动 测 试 量 级 确 定 ｆＰ
、
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占 所使用 的各 种 加 速 度 传感器 总 数
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相 比 传统 的 磁 电 式 振 动 传感器 横 向 灵敏
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度 比 不大 于
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５
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压 电 式 振 动 传 感 器 除上 述 特 点 外
ｓ： Ｉ ｓ
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敏度
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｜
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。
向 为 压 电 或 眺 类振 雜感 技 术及 低 噪 声 电 雛 术
。
ｙ
胃
胃
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＞
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传 感 器 灵敏 度 向 量 图
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ｉ
不 可 避免 出 麵 向 魏 Ｍ 差
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还具 有 横 向 灵 敏 度 低 的 优 点
一
横 向 灵 敏度 比 不 大 于
／ Ｙ５源自）。般 测 量航 空 发 动 机 振 动 用 的 传 感 器 工 作 时 除
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而 最 右 侧
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大横 向 灵敏度方 向 则 在 振 动 的 来 回 两个方 向 定
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容易 通过式
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５ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ６
）
Ｓ １
－
０ ２ ０ ４
－
０３
〇
引言
振 动 传感 器 作 为测 量 物 体 运 动 或 振 动状 态 的
重要 的 传感 器 军事
、
，
一
种 Ｚ
、
被广 泛 应用 于 医 疗
。
、
体育
、
制 造业
ｓ
ｎ
航 空航 天 等领 域
、
压 电 式 振 动 传感器 具有 体积
整 和 测 试 进 行 分析 论述
１
误 差 分析 三 方 面 对 压 电 式 振 动 传 感 器 的 横 向 灵 敏 麵
。
因 此 由 式 和
Ｓ
ｌ
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Ｓ ｓ ｉ ｎ ａ
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（
１
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２
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．
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，
横 向 灵 敏度 也 可 表 示
力 几 何 轴 灵 敏度 的 正 切 值
＿ ＿
ｔ
ｔ
ｘ
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Ｓ Ｓ
．
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（
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ｓ０
与 传 感器 敏感 方 向 几 何 轴 成 直 角 时
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传 感 器 的 输 出 灵
－
敏 实 际压 电 传感 器 的 敏 度 轴 不 定 和 其 几何 ＃ 因此 只 有姻 最 由 传 感 器 ｉ敏 度 向 量 图 可 知 ， ； Ｋ 在ｆ 紐 社 細 戶 大 横 向 灵敏 度 值 和 方 向 才 能 正 真 意 义 上 确 定 了 横 向 灵
电磁 学
、
无 线 电 专 业 ＱＯ Ｓ
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２
向 灵敏度 方 向 即 为 图 示 向 左 侧
对 处于 正弦 振 动 中 的 传 感 器 而 言
，
，
当 两者 的信 号波 形 反
通 过 不 同 方 向 相 时
，
，
被 测 传感 器 的 最 大 横 向 灵 敏 度 方 向 即 为 图 示 向