[工學]壓電式傳感器-文庫吧
2024-10-03 23:49 本頁面
【正文】 ? ?輸入電壓和作用力之間相位差為 ]R)CCC(ar c t an[ ica ??????? 2 在理想情況下 ， 傳感器的 Ra電阻值與前臵放大器輸入電阻 Ri都為無限大 ， 那么理想情況下輸入電壓幅值 Uim為 mima c idFUC C C???上式表明前臵放大器輸入電壓 Uim與頻率無關 ，一般在 ω/ω03時 ， 就可以認為 Uim與 ω無關 ，ω0表示測量電路時間常數之倒數 ， 即 RCCC ica )(10 ???? 這表明壓電傳感器有很好的高頻響應 ，但是 ， 當作用于壓電元件的力為靜態(tài)力（ ω=0） 時 ， 前臵放大器的輸出電壓等于零 ， 因為電荷會通過放大器輸入電阻和傳感器本身漏電阻漏掉 ， 所以壓電傳感器不能用于靜態(tài)力的測量 。 利用壓電式傳感器測量靜態(tài)或準靜態(tài)量值時，必須采取一定的措施，使電荷從壓電晶片上經測量電路的漏失減小到足夠小程度。而在動態(tài)力作用下，電荷可以得到不斷補充，可以供給測量電路一定的電流，故壓電傳感器適宜作動態(tài)測量。 當 ω(Ca+Cc+Ci)R1 時 ， 由放大器輸入電壓表達式 ， 式中 Cc為連接電纜電容 ，當電纜長度改變時 ， Cc也將改變 ， 因而Uim也隨之變化 。 因此 ， 壓電傳感器與前臵放大器之間連接電纜不能隨意更換 ， 否則將引入測量誤差 。 圖 電荷放大器等效電路 2. 電荷放大器 電荷放大器常作為壓電傳感器的輸入電路 ， 由一個反饋電容 CF和高增益運算放大器構成 。 由于運算放大器輸入阻抗極高 ，放大器輸入端幾乎沒有分流 ， 故可略去 Ra和 Ri并聯(lián)電阻 。 由運算放大器基本特性， 可求出電荷放大器的輸 ficao C)A(CCCAqU??????1 通常 A=104~108 ， 因此 , 當 滿足(1+A)CfCa+Cc+Ci時 ， 上式可表示為： Fo CqU ?? 由上式知 ， 電荷放大器的輸出電壓 Uo只取決于輸入電荷與反饋電容 CF， 與電纜電容 Cc無關 ， 且與 q成正比 ， 因此 ， 采用電荷放大器時 ， 即使連接電纜長度在百米以上 ， 其靈敏度也無明顯變化 ， 這是電荷放大器的最大特點 。 在實際電路中 ， CF的容量做成可選擇的 ， 范圍一般為100~104pF。 壓電式傳感器的應用 壓電元件是一種典型的 力敏元件 ，可以用來測量最終能轉 換成力的多種物理量。 一、 壓電式加速度傳感器 1．結構和工作原理 圖 壓縮式壓電加速度傳感器 (a)結構原理圖； (b)筒化模型 (a) (b) 2．靈敏度 壓電式加速傳感器的靈敏度有兩種表示法：當它與電荷放大器配合使用時，用
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