醫(yī)用傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-15 20:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 線代表形變后的情況） F － ＋ 間的 距離變大 ，極化強(qiáng)度也變大，因此電極上又 吸附 一部分自由電荷而出現(xiàn)充電現(xiàn)象。 這種由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象，就是 正壓電效應(yīng) 。 同樣 ， 若在陶瓷片上加一個(gè)與極化方向相同的電場(chǎng) ， 如圖 ，由于電場(chǎng)的方向與極化強(qiáng)度的方向相同 ， 所以電場(chǎng)的作用使 極化強(qiáng)度增大 。 這時(shí) ， 陶瓷片內(nèi)的正負(fù)束縛電荷之間 距離也增大 ， 就是說 ， 陶瓷片沿極化方向產(chǎn)生 伸長(zhǎng)形變 。 同理 ， 如果外加電場(chǎng)的方向與極化方向相反 ， 則陶瓷片沿極化方向產(chǎn)生 縮短形變 。 － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － 極化方向 電場(chǎng)方向 Ｅ 這種將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象，就是 逆壓電效應(yīng) 。 種類 ： ?壓電單晶體 ， 如石英等； ?壓電陶瓷 ， 如鈦酸鋇 、 鋯鈦酸鉛等； ?壓電半導(dǎo)體 ， 如硫化鋅 、 碲化鎘等 。 對(duì)壓電材料特性要求： ① 轉(zhuǎn)換性能 。 要求具有較大壓電常數(shù) 。 ② 機(jī)械性能 。 希望它的機(jī)械強(qiáng)度高 、 剛度大 ， 以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動(dòng)頻率 。 ③ 電性能 。 希望具有高電阻率和大介電常數(shù) ， 以減弱外部分布電容的影響并獲得良好的低頻特性 。 ④ 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 。 溫度和濕度穩(wěn)定性要好 ， 要求具有較高的居里點(diǎn) ， 獲得較寬的工作溫度范圍 。 ⑤ 時(shí)間穩(wěn)定性 。 要求壓電性能不隨時(shí)間變化 。 ?壓電材料 一、 等效電路 壓電傳感器在受外力作用時(shí) ， 在兩個(gè)電極表面將要聚集電荷 ， 且電荷量相等 ， 極性相反 。 這時(shí)它相當(dāng)于一個(gè)以壓電材料為電介質(zhì)的電容器 ， 其電容量為 式中： ε0為真空介電常數(shù)； ε為壓電材料的相對(duì)介電常數(shù)； d 為壓電元件的厚度； A 為壓電元件極板面積 。 dACa?? 0?第二節(jié) 等效電路和測(cè)量電路 因此可以把壓電式傳感器等效成一個(gè)與電容相并聯(lián)的 電荷源 ， 如圖 a所示 ， 也可以等效為一個(gè) 電壓源 ， 如圖 b所示 。 Q C au a = Q / C a u 0C au a = Q / C aa)電荷源 b)電壓源 壓電傳感器的等效電路 壓電傳感器的完整等效電路 （ a） 電壓源 。 （ b） 電荷源 UaCaRaCcRiCiq RaCcRiCiCe( a ) ( b )壓電傳感器與測(cè)量?jī)x表聯(lián)接時(shí)，還必須考慮 電纜電容 CC，前置放大器的 輸入電阻 Ri和 輸入電容 Ci以及傳感器的 絕緣電阻 Ra。壓電傳感器完整的等效電路可表示成圖所示。 二、 測(cè)量電路 壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高 ， 而輸出的信號(hào)微弱 ， 因此一般不能直接顯示和記錄 。 壓電傳感器要求測(cè)量電路的前級(jí)輸入端要有足夠高的阻抗 ，這樣才能防止電荷迅速泄漏而使測(cè)量誤差變大。壓電傳感器的 前置放大器 有兩個(gè)用處： 一是把傳感器的 高阻抗輸出 變換為 低阻抗輸出 ； 二
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