小型三轴压电加速度传感器的设计与仿真
发布时间：2021-05-14 19:45
压电加速度传感器是利用压电陶瓷的正压电效应制作的测振类元器件,相对其他类型的加速度传感器而言有着稳定性好、重复性高、结构简单、不易老化、灵敏度高等优点而被广泛应用于工业、航空、航海等工业领域测振,但目前真正用于工业化的加速度传感器体积大,质量大,很多情况并不满足测量要求,MEMS系列传感器对于数据测量保存的能力不够突出。本文的主要研究内容是结合大型有限元仿真软件ANSYS来设计一种小体积、小质量的压电加速度传感器并对其结构力学特性进行仿真,进一步对一体化三轴压电加速度传感器结构进行探索。首先本文通过对压电材料的压电效应进行理论研究,结合压电加速度传感器的力学模型,进行压电传感器的机理研究。再结合现有典型结构进行对比分析,分析各类结构的优缺点,选择三角剪切型结构作为原始设计模型,加以改进并结合ANSYS workbench18.0有限元仿真软件进行模态仿真、频率仿真,探究其电学特性以及振动特性等。根据单轴结构的仿真结果,探索一体化三轴剪切结构,并进行结构仿真。在后续输出过程中,对电路原理方面进行优化。本文完成了以下工作:分析压电敏感材料的电学特性、加速度传感器基础原理,优化后续放大电路;...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 压电加速度传感器发展现状
1.3 压电材料基础
1.4 本文预期目标及研究内容
2 压电加速度传感器结构及基础原理分析
2.1 压电加速度传感器工作原理
2.2 压电加速度传感器换能电路
2.3 压电加速度传感器典型结构
2.4 本章小结
3 加速度传感器结构设计及仿真
3.1 传感器结构设计
3.2 固有频率分析
3.3 压电加速度传感器模态分析
3.4 频率响应分析
3.5 本章小结
4 三维压电加速度传感器设计及仿真
4.1 三维压电加速度传感器结构设计
4.2 动态特性仿真
4.3 频率特性仿真
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于大体积及复杂结构混凝土缺陷检测的新型超声波探头[J]. 张兴斌,房厦,陈李华. 工程建设. 2017(12)
[2]基于铌酸锂的高温压电加速度传感器设计[J]. 顾宝龙,赵振平,陈浩远,闫旭,陈佳璧,郭子昂. 中国测试. 2017(11)
[3]飞思卡尔推出全新的高带宽三轴模拟加速度传感器[J]. 电信技术. 2014(08)
[4]振动测试中传感器的选择和使用[J]. 赵圣占,毕文辉. 仪器仪表用户. 2011(01)
[5]基于ANSYS Workbench的曲轴圆角形状及其下沉量的研究[J]. 徐聪聪,苏铁熊,王军,黄小亮. 煤矿机械. 2010(11)
[6]压电材料的发展与展望[J]. 黄国平,李百明,肖勇,邱萍. 科技广场. 2010(01)
[7]压电加速度传感器的建模方法研究[J]. 张中才,杨黎明,程永生. 传感器世界. 2008(12)
[8]压电加速度传感器的固有频率计算方法研究[J]. 张中才,杨黎明,程永生. 传感器与微系统. 2008(08)
[9]压电加速度计结构与其输出灵敏度的关系[J]. 包绍明,胡子俭,沈夏城,雒彩云. 传感器世界. 2005(05)
[10]PZT悬臂梁结构的优化设计[J]. 黄聪,林殷茵,汤庭鳌. 固体电子学研究与进展. 2004(04)
博士论文
[1]低频压电加速度传感器的噪声特性及信号处理方法研究[D]. 陈毅强.燕山大学 2016
[2]定向通孔压电陶瓷及其复合材料的制备、结构调控和性能[D]. 徐婷婷.清华大学 2016
[3]铁磁/铁电多铁异质结构电场调控磁性的研究[D]. 刘艳.清华大学 2016
[4]微电子机械系统（MEMS）中介孔硅材料的热学、力学及电学特性研究[D]. 房振乾.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于直角复合悬臂梁的压电振动能量回收研究[D]. 赵艺雷.安徽大学 2017
[2]微小型压电式风能收集器的设计与研究[D]. 车晓寰.西安电子科技大学 2014
[3]基于压电敏感材料的加速度传感器设计及其动态特性分析[D]. 张杰.东北大学 2013
[4]面向无线传感器网络的多路径路由协议研究[D]. 龚瑜.南京邮电大学 2012
[5]柔性机械臂模块化测试系统的设计与实现[D]. 韩彬.北京邮电大学 2009
[6]基于压电陶瓷的振动能量捕获关键技术研究[D]. 邓冠前.国防科学技术大学 2008
[7]PZT压电陶瓷的内应力效应的分析[D]. 于禧.天津大学 2008
[8]压电加速度传感器测量电路的研制[D]. 殷红彩.安徽大学 2007
[9]铰链式宽频带高量程微加速度传感器研究[D]. 卢云.浙江大学 2006
本文编号：3186223
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 压电加速度传感器发展现状
1.3 压电材料基础
1.4 本文预期目标及研究内容
2 压电加速度传感器结构及基础原理分析
2.1 压电加速度传感器工作原理
2.2 压电加速度传感器换能电路
2.3 压电加速度传感器典型结构
2.4 本章小结
3 加速度传感器结构设计及仿真
3.1 传感器结构设计
3.2 固有频率分析
3.3 压电加速度传感器模态分析
3.4 频率响应分析
3.5 本章小结
4 三维压电加速度传感器设计及仿真
4.1 三维压电加速度传感器结构设计
4.2 动态特性仿真
4.3 频率特性仿真
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于大体积及复杂结构混凝土缺陷检测的新型超声波探头[J]. 张兴斌,房厦,陈李华. 工程建设. 2017(12)
[2]基于铌酸锂的高温压电加速度传感器设计[J]. 顾宝龙,赵振平,陈浩远,闫旭,陈佳璧,郭子昂. 中国测试. 2017(11)
[3]飞思卡尔推出全新的高带宽三轴模拟加速度传感器[J]. 电信技术. 2014(08)
[4]振动测试中传感器的选择和使用[J]. 赵圣占,毕文辉. 仪器仪表用户. 2011(01)
[5]基于ANSYS Workbench的曲轴圆角形状及其下沉量的研究[J]. 徐聪聪,苏铁熊,王军,黄小亮. 煤矿机械. 2010(11)
[6]压电材料的发展与展望[J]. 黄国平,李百明,肖勇,邱萍. 科技广场. 2010(01)
[7]压电加速度传感器的建模方法研究[J]. 张中才,杨黎明,程永生. 传感器世界. 2008(12)
[8]压电加速度传感器的固有频率计算方法研究[J]. 张中才,杨黎明,程永生. 传感器与微系统. 2008(08)
[9]压电加速度计结构与其输出灵敏度的关系[J]. 包绍明,胡子俭,沈夏城,雒彩云. 传感器世界. 2005(05)
[10]PZT悬臂梁结构的优化设计[J]. 黄聪,林殷茵,汤庭鳌. 固体电子学研究与进展. 2004(04)
博士论文
[1]低频压电加速度传感器的噪声特性及信号处理方法研究[D]. 陈毅强.燕山大学 2016
[2]定向通孔压电陶瓷及其复合材料的制备、结构调控和性能[D]. 徐婷婷.清华大学 2016
[3]铁磁/铁电多铁异质结构电场调控磁性的研究[D]. 刘艳.清华大学 2016
[4]微电子机械系统（MEMS）中介孔硅材料的热学、力学及电学特性研究[D]. 房振乾.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于直角复合悬臂梁的压电振动能量回收研究[D]. 赵艺雷.安徽大学 2017
[2]微小型压电式风能收集器的设计与研究[D]. 车晓寰.西安电子科技大学 2014
[3]基于压电敏感材料的加速度传感器设计及其动态特性分析[D]. 张杰.东北大学 2013
[4]面向无线传感器网络的多路径路由协议研究[D]. 龚瑜.南京邮电大学 2012
[5]柔性机械臂模块化测试系统的设计与实现[D]. 韩彬.北京邮电大学 2009
[6]基于压电陶瓷的振动能量捕获关键技术研究[D]. 邓冠前.国防科学技术大学 2008
[7]PZT压电陶瓷的内应力效应的分析[D]. 于禧.天津大学 2008
[8]压电加速度传感器测量电路的研制[D]. 殷红彩.安徽大学 2007
[9]铰链式宽频带高量程微加速度传感器研究[D]. 卢云.浙江大学 2006
本文编号：3186223
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