本申请实施例公开了一种压电式传感器标定装置、方法及振动传感器，其中振动传感器包括：壳体；悬臂梁，其一端与壳体的侧壁固定，悬臂梁的相对的第一表面和第二表面上分别贴附有第一压电材料层和第二压电材料层，第一压电材料层与第二压电材料层并联或串联；质量块，其与悬臂梁的另一端固定；第一感应线圈，其与壳体的顶部连接，用于通电时吸附质量块，以使悬臂梁向第一感应线圈方向弯曲；第二感应线圈，其与壳体的底部连接，用于通电时吸附质量块，以使悬臂梁向第二感应线圈方向弯曲；信号输出电路，其用于与压电材料层连接，以输出压电材料层随悬臂梁弯曲产生的电信号。本申请实施例的振动传感器标定方便，可实现振动传感器现场自标定。现场自标定。现场自标定。
【技术实现步骤摘要】
压电式传感器标定装置、方法及振动传感器
[0001]本申请涉及压电材料层
，具体涉及一种压电式传感器标定装置、方法及振动传感器。
技术介绍
[0002]本申请对于
技术介绍
的描述属于与本申请相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本申请的申请内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本申请在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]压电式传感器作为一种动态应变传感器应用十分广泛，以压电薄膜为例，广泛用于医用传感器以及振动传感器等。一般来说压电式传感器需要进行标定。如压电薄膜材料具有蠕变特性，传感器性能参数会随时间与温度发生变化，因此需要对压电材料层传感器进行标定。
[0004]以往标定方法多在实验室利用霍普金森杆对其进行标定，实验方法较为精密，一般非技术人员难以实现，并且无法在现场对其进行标定。对于使用状态中的振动传感器无法实现在线自标定。
技术实现思路
[0005]本申请实施例提供了一种压电式传感器标定装置、方法及振动传感器，能够方便对振动传感器进行标定。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种振动传感器，包括：
[0007]壳体；
[0008]悬臂梁，其一端与所述壳体的侧壁固定，所述悬臂梁具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述壳体的顶面，所述第二表面朝向所述壳体的底面，所述第一表面贴附有第一压电材料层，所述第二表面贴附有第二压电材料层，所述第一压电材料层与所述第二压电材料层并联或串联；
[0009]质量块，其与所述悬臂梁的另一端固定；
[0010]第一感应线圈，其与所述壳体的顶部连接，用于通电时吸附所述质量块，以使所述悬臂梁向所述第一感应线圈方向弯曲；
[0011]第二感应线圈，其与所述壳体的底部连接，用于通电时吸附所述质量块，以使所述悬臂梁向所述第二感应线圈方向弯曲；
[0012]信号输出电路，其用于与并联或串联的所述第一压电材料层和所述第二压电材料层连接，以输出并联或串联的所述第一压电材料层和所述第二压电材料层随所述悬臂梁弯曲产生的电信号。
[0013]可选实施例中，所述悬臂梁为铍青铜片。
[0014]可选实施例中，所述信号输出电路包括电荷放大器，所述电荷放大器用于将并联或串联的所述第一压电材料层和所述第二压电材料层随所述悬臂梁弯曲产生的电荷转换
为电压信号输出。
[0015]第二方面，本申请实施例提供了一种上述任一实施例所述的振动传感器的标定方法，所述方法包括：
[0016]将质量块吸附至所述第一感应线圈后释放，使被释放的质量块带动所述悬臂梁产生第一振动；
[0017]获取第一电压信号，所述第一电压信号为所述压电材料层基于所述第一振动产生；
[0018]将质量块吸附至所述第二感应线圈后释放，使被释放的质量块带动所述悬臂梁产生第二振动；
[0019]获取第二电压信号，所述第二电压信号为所述压电材料层基于所述第二振动产生；
[0020]根据所述第一电压信号形成的波形的一个周期，获取第一波峰电压幅值、第一波谷电压幅值和周期，所述第一波峰电压幅值和所述第一波谷电压幅值分别为所述第一电压信号形成的波形的一个周期的波峰电压值幅值和波谷电压幅值；
[0021]根据所述第二电压信号形成的波形的一个周期，获取第二波峰电压幅值和第二波谷电压幅值，所述第二波峰电压幅值和所述第二波谷电压幅值分别为所述第二电压信号形成的波形的一个周期的波峰电压值幅值和波谷电压幅值；
[0022]根据所述第一波峰电压幅值、所述第一波谷电压幅值、周期、所述第二波峰电压幅值和所述第二波谷电压幅值得到所述振动传感器的参数。
[0023]可选实施例中，所述第一波峰电压幅值为所述第一电压信号形成的波形的第二个波峰的电压值，所述第一波谷电压幅值为所述第一电压信号形成的波形的第一个波谷的电压值；
[0024]所述第二波峰电压幅值为所述第二电压信号形成的波形的第一个波峰的电压值，所述第二波谷电压幅值为所述第二电压信号形成的波形的第二个波谷的电压值。
[0025]可选实施例中，得到所述振动传感器的参数，包括：
[0026]根据所述第一波峰电压幅值、所述第一波谷电压幅值得到阻尼比D(无量纲)；所述阻尼比D通过下式得到，
[0027][0028]式中，u1为第一波谷电压幅值(单位：V)，u2为第一波峰电压幅值(单位：V)。
[0029]可选实施例中，得到所述振动传感器的参数，还包括：
[0030]根据所述第一波峰电压幅值、所述第一波谷电压幅值和所述周期得到固有频率ω0(单位：rad/s)，所述固有频率ω0通过下式得到，
[0031][0032]式中，u1为第一波谷电压幅值，u2为第一波峰电压幅值，T为第一波谷至第一波峰之间的时间间隔(单位：s)可选实施例中，得到所述振动传感器的参数，还包括：
[0033]根据所述阻尼比、所述第一波谷电压幅值、第二波峰电压幅值以及质量块到第一感应线圈和第二感应线圈的距离之和，得到灵敏度；所述灵敏度K通过下式得到，
[0034][0035]式中，u1为第一波谷电压幅值，u1′
为第二波峰电压幅值，D为阻尼比，d为质量块到第一感应线圈和第二感应线圈的距离之和(单位：m)。
[0036]第三方面，本申请实施例提供了一种压电式传感器标定装置，包括：
[0037]架体；
[0038]悬臂梁，其一端与所述架体固定，所述悬臂梁具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面提供待标定压电材料层的贴附面；
[0039]质量块，其与所述悬臂梁的另一端固定；
[0040]第一感应线圈，其与所述架体连接，位于所述第一表面一侧，用于通电时吸附所述质量块，以使所述悬臂梁向所述第一感应线圈方向弯曲；
[0041]第二感应线圈，其与所述架体连接，位于所述第二表面一侧，用于通电时吸附所述质量块，以使所述悬臂梁向所述第二感应线圈方向弯曲；
[0042]信号输出电路，其用于与待标定压电材料层连接，以输出待标定压电材料层随所述悬臂梁弯曲产生的电信号。
[0043]可选实施例中，所述装置还包括：
[0044]数据处理模块，其与所述信号输出电路电连接，用于对所述信号输出电路的电信号进行处理。
[0045]第四方面，本申请实施例提供了一种压电式传感器标定方法，其特征在于，所述方法采用上述任一实施例所述的装置实现
[0046]本申请实施例提供一种振动传感器中，第一感应线圈或第二感应线圈通电能后够对质量块进行吸附，使质量块向第一感应线圈或第二感应线圈移动，从而使悬臂梁弯曲，第一感应线圈或第二感应线圈断电后释放质量块，质量块带动悬臂梁振动，第一压电材料层和第二压电材料层随振动产生的电荷发生变化，基于此，能获得振动传感器的相关参数，在振动传感器使用状态即可实现对其在线标定。方案简单、实用。
附图说明
[0047]为了更清楚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种振动传感器，其特征在于，包括：壳体；悬臂梁，其一端与所述壳体的侧壁固定，所述悬臂梁具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述壳体的顶面，所述第二表面朝向所述壳体的底面，所述第一表面贴附有第一压电材料层，所述第二表面贴附有第二压电材料层，所述第一压电材料层与所述第二压电材料层并联或串联；质量块，其与所述悬臂梁的另一端固定；第一感应线圈，其与所述壳体的顶部连接，用于通电时吸附所述质量块，以使所述悬臂梁向所述第一感应线圈方向弯曲；第二感应线圈，其与所述壳体的底部连接，用于通电时吸附所述质量块，以使所述悬臂梁向所述第二感应线圈方向弯曲；信号输出电路，其用于与并联或串联的所述第一压电材料层和所述第二压电材料层连接，以输出并联或串联的所述第一压电材料层和所述第二压电材料层随所述悬臂梁弯曲产生的电信号。2.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述信号输出电路包括电荷放大器，所述电荷放大器用于将并联或串联的所述第一压电材料层和所述第二压电材料层随所述悬臂梁弯曲产生的电荷转换为电压信号输出。3.一种权利要求1
‑
2任一项所述的振动传感器的标定方法，其特征在于，所述方法包括：将质量块吸附至所述第一感应线圈后释放，使被释放的质量块带动所述悬臂梁产生第一振动；获取第一电压信号，所述第一电压信号为所述压电材料层基于所述第一振动产生；将质量块吸附至所述第二感应线圈后释放，使被释放的质量块带动所述悬臂梁产生第二振动；获取第二电压信号，所述第二电压信号为所述压电材料层基于所述第二振动产生；根据所述第一电压信号形成的波形的一个周期，获取第一波峰电压幅值、第一波谷电压幅值和周期，所述第一波峰电压幅值和所述第一波谷电压幅值分别为所述第一电压信号形成的波形的一个周期的波峰电压值幅值和波谷电压幅值；根据所述第二电压信号形成的波形的一个周期，获取第二波峰电压幅值和第二波谷电压幅值，所述第二波峰电压幅值和所述第二波谷电压幅值分别为所述第二电压信号形成的波形的一个周期的波峰电压值幅值和波谷电压幅值；根据所述第一波峰电压幅值、所述第一波谷电压幅值、周期、所述第二波峰电压幅值和所述第二波谷电压幅值得到所述振动传感器的参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛维，朱地，戎华忠，
申请(专利权)人：芯元浙江科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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