檢測技術(shù)與儀表課程設(shè)計報告--壓電傳感器及其應(yīng)用-預(yù)覽頁
【正文】 場強(qiáng)度E為因變量：式中，h—壓電應(yīng)力常數(shù)；ht—h的轉(zhuǎn)置。廣義的石英還包括高溫石英（b石英）。受壓或受熱能產(chǎn)生電效應(yīng)。 壓電材料利用正離子與負(fù)離子的中心移動這一性質(zhì)，增加電場，使離子輕微移動。 該材料應(yīng)用于超聲成像（特別是醫(yī)用超聲成像）、聲納、微驅(qū)動器等器件可使其性能有重大提高。串聯(lián)方法正電荷集中于上極板，負(fù)電荷集中于下極板，傳感器本身的電容量小、響應(yīng)快、輸出電壓大，故這種傳感器適用于測量以電壓作輸出的信號和頻率較高的信號。故可把壓電傳感器看成一個電荷源與一個電容并聯(lián)的電荷發(fā)生器。當(dāng)考慮了壓電元件的絕緣電阻Ra以后，壓電傳感器完整的等效電路可表示成圖41所示的電壓等效電路（a）和電荷等效電路（b）。而在動態(tài)力作用下，電荷可以得到不斷補(bǔ)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。 前置放大器電路有兩種形式：一是用電阻反饋的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(即傳感器的輸出)成正比；另一種是用帶電容板反饋的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。 由此可得放大器輸入端電壓Ui，其復(fù)數(shù)形式為 Ui的幅值Uim為輸入電壓和作用力之間相位差為 在理想情況下，傳感器的Ra電阻值與前置放大器輸入電阻Ri都為無限大，即ω(Ca+Cc+Ci)R1，理想情況下輸入電壓幅值Uim為 上式表明前置放大器輸入電壓Uim與頻率無關(guān)，一般在ω/ω03時，就可以認(rèn)為Uim與ω?zé)o關(guān)，ω0表示測量電路時間常數(shù)之倒數(shù)，即 這表明壓電傳感器有很好的高頻響應(yīng)，但是，當(dāng)作用于壓電元件的力為靜態(tài)力（ω=0）時， 前置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。由于運(yùn)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。壓電式傳感器在測量低壓力時線性度不好，主要是傳感器受力系統(tǒng)中力傳遞系數(shù)非線性所致。第五章 壓電傳感器及其應(yīng)用 基本應(yīng)用（1）力測量 壓電式傳感器主要利用石英晶體的縱向和剪切的壓電效應(yīng)，因為石英晶體剛度大、滯后小，靈敏度高、線性好，工作頻率寬、熱釋電誑應(yīng)小。它也屬于慣性式傳感器。某些晶體在一定方向上受力變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力去除后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”，具有“壓電效應(yīng)”的晶體稱為壓電晶體。這種結(jié)構(gòu)有高的共振頻率。加速度計感受軸向振動時，壓電元件承 受切應(yīng)力。加速度計的使用上限頻率取決于幅頻曲線中的共振頻率一般小阻尼(z=)的加速度計，上限頻率若取為共振頻率的 1/3，便可保證幅值誤差低于1dB（即12%）；若取為共振頻率的1/5，（即6%），相移小于30。螺栓不得全部擰入基座螺孔，以免引起基座 變形，影響加速度計的輸出。手持探針測振方法,在多點測試時使用特別方便，但測量誤差較大，重復(fù)性差，使用上限頻率一般不高于 1000Hz。某種典型的加速度計采用上述各種固定方法的共振頻率分別約為：鋼螺栓固定法31kHz，云母墊片28kHz，涂簿蠟層29kHz，手持法2kHz，永久磁鐵固定法7kHz。 壓電傳感器的發(fā)展趨勢在工當(dāng)今世界各國壓力傳感器的研究領(lǐng)域十分廣泛，幾乎滲透到了各行各業(yè)，但歸納起來主要有以下五個趨勢： 一、小型化目前市場對小型壓力傳感器的需求越來越大，這種小型傳感器可以工作在極端惡劣的環(huán)境下，并且只需要很少的保養(yǎng)和維護(hù)，對周圍的環(huán)境影響也很小，可以放置在人體的各個重要器官中收集資料，不影響人的正常生活。 四、廣泛化壓力傳感器的另一個發(fā)展趨勢是正從機(jī)械行業(yè)向其它領(lǐng)域擴(kuò)展，例如：汽車元件、醫(yī)療儀器和能源環(huán)境控制系統(tǒng)。信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。而濕度更是重中之重。掌握相關(guān)課題的資料收集、整理；方案的設(shè)計和對比；提高學(xué)生的分析、綜合能力以及工程設(shè)計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和工程實踐作必要的準(zhǔn)備。除此之外，我知道了設(shè)計報告的格式，這為我以后做畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)
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