电压式加速度传感器原理

      断路器分／合闸动作时产生的机械振动信号是一个丰富的信息载体，包含大量的设备状态信息。开关机架、外壳上的振动是开关内部多种现象激励的响应，通过对振动事件产生的振动信号在时域、频域的分析可以判断断路器的工作状态，因此振动的监测是断路器机械特性在线监测的重要内容。

     振动信号的监测主要利用了加速度传感器，目前多为压电式加速度传感器，它是以某些物质（如石英、压电陶瓷材料锆钛酸铅等）的压电效应为基础做成的。这些物质在机械力作用下发生变形时，内部产生极化现象，上、下表面产生符号相反的电荷，撤除外力，电荷立即消失。利用具有这种特性的物质制做的压电式加速度传感器的典型结构。两块表面镀银的压电片（石英晶体或压电陶瓷）间夹一片金属薄片，并引出输出电压引线。在压电片上置一质量块，并用硬弹簧对压电元件施加预压缩载荷。

     静态预载荷的大小应远大于传感器在振动、冲击测试中可能承受的最大动应力。当传感器向上运动时，质量块产生的惯性力使压电元件上的压应力增加，输出增加；反之，当传感器向下运动时，压电元件的压应力减小，输出减小。压电元件上压应力的改变是由质量块运动引起的，在质量块质量给定时，只要输出的电信号与压应力成比例，输出的电压信号即与加速度成比例。