加速度傳感器是壓電裝置,也就是說,主要傳感元件是壓電元件,其構(gòu)造方式使得當(dāng)受到振動力的作用時,產(chǎn)生比例電信號。發(fā)現(xiàn)一些材料是天然壓電的。石英是加速度計中常用的天然材料,具有無與倫比的長期穩(wěn)定性??梢允苟嗑沾刹牧媳憩F(xiàn)出壓電性能。鋯酸鉛鋯酸鹽(PZT)是加速度計用于“極化”后的常用材料。輪詢PZT使陶瓷在高溫下經(jīng)受非常高的DC電壓,以試圖沿著輪軸對齊疇。PZT表明隨著時間的推移輸出會自然衰減,需要經(jīng)常重新校準(zhǔn)。人工老化單位的特殊努力減少了這種情況。高沖擊水平或高溫安裝也可能導(dǎo)致基于PZT的傳感器的輸出發(fā)生變化。
通常,Quartz和PZT都用于制造加速度計。每種材料都有一定的優(yōu)點和缺點。如前所述,Quartz具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性,并且沒有老化效應(yīng),因此隨著時間的推移非常穩(wěn)定。石英傳感器提供高電壓靈敏度,需要電壓放大器來調(diào)節(jié)信號。具有大值電阻器的電壓放大器通常具有固有的噪聲,并且限制了***小可測量信號,但允許監(jiān)測非常高水平的振動?;赑ZT的傳感器提供高電荷輸出和高電容。使用“更安靜”的微電子電荷放大器,從而允許測量低水平振動。
加速度計設(shè)計中要考慮的其他材料選擇包括外殼材料,連接器選擇和密封方法。工業(yè)加速度計需要在非常不利的環(huán)境條件下運行。通常存在嚴(yán)酷的化學(xué)品,使傳感器受到腐蝕性和***終破壞性的條件。在惡劣的工業(yè)環(huán)境中需要無腐蝕性的316L不銹鋼外殼,以確保傳感器的耐用性。316L不銹鋼也用于其非磁性,這在大型電機周圍很重要。陽極氧化鋁外殼無法承受極端條件。一些較新的傳感器正在出現(xiàn),在案例設(shè)計中是復(fù)合的。一些復(fù)合材料表現(xiàn)出與不銹鋼相似的耐腐蝕性。連接器也應(yīng)同樣堅固。在惡劣環(huán)境中也需要帶有氣密密封的不銹鋼連接器。非密封連接器,如BNC,雖然方便,但不能在工業(yè)條件下存活。BNC連接器在重復(fù)使用和劇烈振動時也會磨損。污染物可能通過環(huán)氧樹脂密封進入傳感器并永久損壞傳感器。密封連接器和密封激光或電子束焊接確保傳感器密封,防止外部污染。