題目壓電型加速規之動態校正研究.docVIP

題目：壓電型加速規量測系統之研製 Design and Development of a Measurement System Using Piezoelectrical Accelerometer 郭惠民 聖約翰技術學院機械系講師  中文摘要： 本文主要在研製一壓電型加速規之量測系統，並對於加速規所測得的加速度以及速度，以雷射干涉儀檢驗其準確性；此量測系統包括一簡單可調整角度的擺錘，撞擊線性滑軌上的滑塊，同時以PCB加速規與HP5529A雙頻都卜勒雷射干涉儀測此擺錘分別在5°、 10°、15°、20°不同擺角撞擊滑塊的速度與加速度，比較兩者之差異，以了解此加速規量測之準確性；加速規資料由「動態訊號分析儀」擷取分析，速度運算與繪圖皆利用Visual Basic 6.0所自行設計的程式來執行。 關鍵字：加速規、雙頻雷射干涉儀、動態訊號分析儀。 英文摘要： In this study , a measurement system using a piezoelectric accelerometer have been designed and developed, the measured accelerations and velocities from the accelerometer can be inspected by Laser Interferometry in order to measure the accuracy of the accelerometer. This measurement system includes a heavy pendulum which was used to strike downward the slider mounted on the guide rail separately with four different swinging angles-5?, 10?15? 20? meanwhile, a PCB accelerometer and a HP5529A Doppleer Laser Interferometry were used to measure the same velocity and acceleration of the impacted slider, then the measured rentesults of accelerometer were sent to the Dynamic Signal Analyzer to be analyzed and compared with the data from Laser Interferometry for inspecting the accuracy of the accelerometer. Key Word：Accelerometor, Laser Interferometry, Dynamic Signal Analyzer. 一. 前言： 加速規為一種將加速度運動轉換成相對比例電子信號的一種換能設備（Transducer），常用來測力、振動、加速度等；可分為壓電式(Piezoelectric Type)、電容式（Capacitive Type）、電阻式（Strain Gage Type），其中壓電式加速規由於：（1）尺寸小、重量輕（2）高剛性（3）高靈敏度（Sensitivity）（4）使用頻率範圍大（可 達100 KHZ），易找到共振頻率，應用最為廣泛〔1〕；然而，加速規為靈敏度很高的儀器，易受線路雜訊、環境的溫度、溼度、塵埃、輻射（Radiation）以及與待測件接合方式的影響〔2〕，使用一段時間後精度可能降低或響應（response）不夠迅速；因此給予適當的檢驗，以了解其準確性，可防止錯誤的量測。 二. 量測原理： （1）壓電效應：某些壓電材料，包括鈦酸鋇－BaTiO3、鈦酸鉛－PbTiO3以及鋯酸鉛－PbZrO3等，受外加應力時，會產生與應力大小成比例的電荷（或電壓），此即正壓電效應（direct Piezoelectric effect），這些材料之先決條件是晶體結構中不存有對稱中心（centrosymmery），且應先經極化（polarization），當結晶格受到外力時，晶格兩相反端面會重排和疊積正負不同電荷。〔3〕 （2）壓電式加速規之構造與量測原理：如圖1，一質量塊連接於壓電材料上，當質量塊加速運動，即施力於壓電材料上，由於壓電效應，產生正比於加速度的電荷，經電子連接頭迅速將電荷送出，若為電荷型，須連接放大器，若為壓電型，則須連接電源供應器，才能正確量測。〔4〕 （3）雙頻都卜勒雷射干涉儀之量測原理：如圖2，由於ZE