壓電加速度計是測振領(lǐng)域中應(yīng)用zui多的加速度計，因為它靈敏度高，二次儀表簡單，理論與技術(shù)成熟但在某些特殊的應(yīng)用場合和要求，譬如對海上鉆井平臺、地震、大型基礎(chǔ)構(gòu)件等振動加速度的測量，需要對其空間特性進(jìn)行描述，并且在絕緣條件下進(jìn)行，傳統(tǒng)的壓電加速度計己不能勝任為此設(shè)計了這種光纖三維空間壓電加速度計。
2系統(tǒng)組成與工作原理21系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成如所示。圖中，壓電傳感器給出三維加速度信號經(jīng)電光轉(zhuǎn)換后由50m多模階躍型光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器恢復(fù)成電信號，再經(jīng)鎖定放大器處理后，輸出顯示2.2壓電傳感器構(gòu)成與原理傳感器主要由壓電元件、固定在壓電元件上大敏感質(zhì)量塊、電荷放大器以及LED組成傳感器中，采用低粗糙度多塊PZT與壓電陶瓷片疊成疊片組，一組由壓縮型片堆疊，用來測量z軸（垂直方向振動加速度信號，另兩組由剪切型片堆疊，用來測量x軸和y軸的振動加速度信號。傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)可等效為所示的三維力學(xué)基金項目：河北省科技攻關(guān)項目：獲1992年河北省科技進(jìn)步三等獎Z為質(zhì)量塊相對基座的各向相對位移；K為剛度系數(shù)；C為阻尼系數(shù)；FkxFkyFkz為彈性力在XYZ因為壓電元件的彈性模量很大，振動加速度引起的相對位移很小，約束方向變形與自由度方向變形相比可以忽略因此，這種力學(xué)結(jié)構(gòu)可近似三個互無影響的單自由度質(zhì)量一一彈簧系統(tǒng)的集合以Z方向為例，其方程解的形式為率；k為Z方向固有諧振角頻率；h為Z方向初相角；Y=G/kn因為壓電加速度傳感器的質(zhì)量塊與殼體間相對位移很小，壓電元件受力變形在線性彈性范圍內(nèi)滿達(dá)電荷靈敏度，并推廣到各個軸向，zui后得到各向電荷靈敏度的幅頻特性Sq-=敏度的大小及其頻率的靈敏系數(shù)取決于傳感器的結(jié)構(gòu)、壓電材料的各向壓電特性以及慣性質(zhì)量塊質(zhì)量等因素，僅從壓電系數(shù)上看，由于XY方向壓電陶瓷片工作于剪切狀態(tài)，其壓電系數(shù)為d24，而Z向工作在壓縮模式，其壓電系數(shù)為d33對于PZT與壓電陶瓷d24>d33，所以XY向的電荷靈敏度比Z向的要大，這一點己由同步檢波法的消噪效果加速度計的輸出特性與功率特性5結(jié)論采用光纖傳輸內(nèi)裝電荷放大器的三維壓電加速度計不僅提高了加速度計的低頻響應(yīng)（低頻下限可達(dá)Q 03Hz），而且使被測量的傳輸不受各種非測量信號干擾的影響，擴(kuò)展了壓電加速度計在超高壓電力系統(tǒng)易燃易爆禁電區(qū)等特殊場合下的應(yīng)用。