【文章內容簡介】 = 幾 十 pf Cc= 100 pf / m Cf = 102 — 108 pf K 105 滿足（ 1+K） Cf 10 (Ca+Ci+Cc) 電荷放大器及等效 電路 0 ( 1 )a c i fKQUC C C K C??? ? ? ?? 滿足理想條件時輸出電壓與輸入電荷量成正比 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 0fQUC??? 電荷放大器的輸出電壓 U0只取決于輸入電荷量 Q和反饋電容 Cf ， 輸出電壓與電纜電容 Cc無關 ， 與 Q成正比 ， 與電容 Cf 成反比 ， 這是電荷放大器的突出優(yōu)點 。 ? 使用電荷放大器時 ， 電纜長度變化影響可忽略 ， 并且允許使用長電纜工作 。 ? 考慮不同量程因素 ， Cf 的容量做成可以選擇的電容 ，一般為 100～ 104pF。 缺點是電路復雜 、 價格昂貴 。 0( ) ,mim ima c idFU U K UC C C? ? ? ????電荷放大器討論： 電壓放大器的輸出 電荷放大器的輸出 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 1． 壓電晶體 振蕩器 ； 2. 壓電式測 力 傳感器 3．壓電 加速度 計傳感器； 4. 振動 測量； 5．壓電換能器，發(fā)射（揚聲器）、接收（麥克風）、 收聽器、 超聲波換能器； 壓電元件符號 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 壓電晶體 濾波器 壓電蜂鳴片 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 壓電陶瓷片有 2引腳和 3引腳，其中兩引腳方式是將銅片作為一個電極，兩片陶瓷片的涂銀面用引線連接起來作為另一個電極。 壓電陶瓷片 —— 聲控元件 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 壓電式壓力傳感器 ? 具有加速度補償?shù)膲弘娛綁毫鞲衅?，壓電晶體被夾在兩塊膜片之間，壓電晶體在振動時受到來自兩個膜片上同方向的力，使壓電晶片無電荷輸出。但靈敏度低一半。 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 石英壓電式壓力傳感器 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 壓電式加速度傳感器 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電式玻璃破碎報警器 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 壓電式振動粘度計 ? 液體粘度不同時，振動頻率不同。 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 超聲波傳感器 振動式液位開關 超聲波換能器 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 點火器 晶體 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 石英和壓電陶瓷是性能較好的壓電材料，但有共同的缺點，密度大、硬、易碎，不耐沖擊，難以加工。而 PVF2材料能很好的克服這一缺陷，可以作成輕小柔軟的壓電元件。 PVF2 壓電膜 硬幣 銅柱 投幣計數(shù)傳感器 ? PVF2高分子聚偏二氟乙烯是一種良好的熱塑性工程塑料，密度小、柔性好，有較高的壓電效應，比石英十倍，壓電陶瓷低十倍。材料輕柔可按需要切割成薄片，可植入人體。 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 壓電膜話筒 ? 話筒 中，壓電膜以一定的支撐形式保持膜內一定張力。 ? 在外來聲壓作用下，膜面的曲率發(fā)生變化，使膜內應力改變，產生相應的壓電信號。 ? 蜂鳴片利用逆壓電效應 壓電膜話筒結構示意圖 PVF2 壓電膜 絮狀材料墊 聲壓 蜂鳴片利用逆壓電效應原理 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 人體生理量測量 ? 如血壓、心音、脈搏等體內和體表檢測是 PVF2最有前景的場合。 ? 柔軟、無毒、化學性能穩(wěn)定，可與血液直接接觸。 φ68mm 檢測區(qū) （接收） 激振 （發(fā)射） 公共電極 F PVF胎兒心音換能器 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 引信由壓電元件和起爆裝置兩部分組成，壓電元件安裝在彈丸的頭部，起爆裝置在彈丸的尾部，通過引線連接。 壓電 元件 R E S a b 炸藥 壓電元件 導線 起爆裝置 破甲彈上的 壓電引信結構 藥型罩 ? 壓電引信 ? 壓電引信是利用壓電元件制成的 彈丸起爆 裝置。 ? 觸發(fā)度高、安全可靠、 不需要安裝電源系統(tǒng) ，常用于破甲彈 上 。對彈丸的破甲能力起著極重要的作用。 電 雷 管 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 原理： ? 平時 E（ 電雷管 ）處于短路保險安全狀態(tài)，壓電元件即使受壓，產生的電荷會通過電阻放掉，不會觸發(fā)雷管。 ? 而彈丸一旦發(fā)射起爆裝置解除保險狀態(tài)，開關 S從 b處斷開與 a 接通，處于待發(fā)狀態(tài)。 ? 當 彈丸與裝甲目標相遇 時，碰撞力使壓電元件產生電荷，通過導線將電信號傳給電雷管使其引爆，并引起彈丸爆炸，能量使藥型罩融化形成高溫高速的金屬流將鋼甲穿透。 壓電 元件 R E S a b 炸藥 壓電元件 導線 起爆裝置 破甲彈上的 壓電引信結構 藥型罩 電 雷 管 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 ? 壓電傳感器測振動 ? 對于多功能轉子實驗臺底座的振動，可采用加速度傳感器和速度傳感器兩種方式進行測量。 ? 將帶有磁座的加速度和速度傳感器放置在試驗臺的底座上，將傳感器的輸出接到變送器相應的端口到計算機中。 ? 啟動轉子試驗臺，可觀察并記錄到的振動信號波形和頻譜。 加速度和速度傳感器振動測量 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 測量 儀器 前置 放大 傳感器 壓電傳感器 簡單測量系統(tǒng) ? 壓電傳感器使用時，要充分考慮環(huán)境溫度、濕度的影響，基座的應變、電纜噪聲的影響。 ? 實際應用中，地線的連接也十分重要。接地之間的電位差 △ U會形成回路電流產生噪聲，消除接地回路噪聲的有效方法是整個系統(tǒng)在一點接地。 傳感與檢測技術 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 壓電傳感器的應用 晶體管聲、光控開關電路 超聲波傳感器 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 ? 超聲波技術 是以 物理、電子、機械及材料學 為基礎的通用技術， 超聲波傳感器 是向空氣中 發(fā)射超聲波 ，再通過探測來自某個物體的 反射波 檢測 物體有無 或 距離 ； ? 超聲波傳感器 具有多種用途： 如防盜報警系統(tǒng)、自動門啟閉裝置、汽車倒車傳感器及各種電子設備的遙控裝置； 利用超聲波的各種物理特性，可以實現(xiàn)超聲波 測距 、 測厚 、 測流量 、 無損探傷 、 超聲成像； ? 隨著信息技術的迅猛發(fā)展，新的超聲波應用領域越來越廣泛，而且不斷得到擴展。 傳感與檢測技術 ? 聲波 為一種 機械波 ，人耳聽到的頻率在 16Hz～ 20kHz； ? 頻率低于 16Hz的機械波稱為 次聲波 ； ? 頻率高于 20kHz的機械波稱為 超聲波 ； ? 頻率在 300MHz ～ 300GHz之間的波稱為 微波 ； ? 頻率超過 20kHz的聲音 為 超聲波， 是人耳無法聽到的。 聲波頻率界限 超聲波及物理特性 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 傳感與檢測技術 波 次聲波 是頻率低于 16赫茲的聲波，人耳聽不到，但可與人體器官發(fā)生共振， 78Hz的次聲波會引起人的恐怖感，動作不協(xié)調，甚至導致心臟停止跳動。 第 7章 壓電元件與超聲波傳感器 傳感與檢測技術 美妙的音樂可使人陶醉。 第 7章 壓電元件與超聲