壓電加速度電壓放大器模擬仿真畢業(yè)設(shè)計(doc畢業(yè)設(shè)計論文)(編輯修改稿)
2025-07-25 03:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 性能指標相差甚大。這種現(xiàn)象可以通過典型的國產(chǎn)傳感器和進口傳感器的比較得以反映，國內(nèi)振動測試業(yè)幾十年的經(jīng)驗對此深有體會。常見的壓電材料有石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。石英晶體的壓電效應(yīng)一種天然晶體，壓電系數(shù)d11＝10－12C/N；莫氏硬度為熔點為1750℃、膨脹系數(shù)僅為鋼的1/30。優(yōu)點：轉(zhuǎn)換效率和轉(zhuǎn)換精度高、線性范圍寬、重復(fù)性好、固有頻率高、動態(tài)特性好、工作溫度高達550℃（壓電系數(shù)不隨溫度而改變）、工作濕度高達100%、穩(wěn)定性好。X軸：電軸或1軸；Y軸：機械軸或2軸；Z軸：光軸或3軸。 “縱向壓電效應(yīng)”：沿電軸（X軸）方向的力作用下產(chǎn)生電荷“橫向壓電效應(yīng)”：沿機械軸（Y軸）方向的力作用下產(chǎn)生電荷在光軸（Z軸）方向時則不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。晶體切片當沿電軸方向加作用力Fx時，則在與電軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷 d11——壓電系數(shù)（C/N） 作用力是沿著機械軸方向電荷仍在與X軸垂直的平面此時，切片上電荷的符號與受力方向的關(guān)系 圖（a）是在X軸方向受壓力，圖（b）是在X軸方向受拉力，圖（c）是在Y軸方向受壓力，圖（d）是在Y軸方向受拉力。石英晶體的壓電效應(yīng) （a）正負電荷是互相平衡的，所以外部沒有帶電現(xiàn)象。（b）在X軸方向壓縮，表面A上呈現(xiàn)負電荷、B表面呈現(xiàn)正電荷。（c）沿Y軸方向壓縮，在A和B表面上分別呈現(xiàn)正電荷和負電荷 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷的極化壓電陶瓷片內(nèi)束縛電荷與電極上吸附的自由電荷示意圖自由電荷與陶瓷片內(nèi)的束縛電荷符合相反而數(shù)值相等，它起著屏蔽和抵消陶瓷片內(nèi)極化強度對外的作用，因此陶瓷片對外不表現(xiàn)極性。 壓電陶瓷的正壓電效應(yīng) 壓電陶瓷片上加上一個與極化反向平行的外力，陶瓷片將產(chǎn)生壓縮變形，原來吸附在極板上的自由電荷，一部分被釋放而出現(xiàn)放電現(xiàn)象。當壓力撤消后，陶瓷片恢復(fù)原狀，片內(nèi)的正、負電荷之間的距離變大，極化強度也變大，因此電極上又吸附部分自由電荷而出現(xiàn)充電現(xiàn)象。 Q —— 電荷量；d33 —— 壓電陶瓷的壓電系數(shù)；F —— 作用力。 常見壓電陶瓷 ：（1）鈦酸鋇（BaTiO3）壓電陶瓷具有較高的壓電系數(shù)和介電常數(shù)，機械強度不如石英。（2）鋯鈦酸鉛Pb（ZrTi）O3系壓電陶瓷（PZT）壓電系數(shù)較高，各項機電參數(shù)隨溫度、時間等外界條件的變化小，在鋯鈦酸鉛的基方中添加一兩種微量元素，可以獲得不同性能的PZT材料。（3）鈮鎂酸鉛Pb(MgNb)O3PbTiO3PbZrO3壓電陶瓷（PMN）具有較高的壓電系數(shù)，在壓力大至700kg/cm2仍能繼續(xù)工作，可作為高溫下的力傳感器。第二章 傳感器探頭設(shè)計第一節(jié) 壓電元件的等效電路 壓電式傳感器的等效電路 等效成一個電源U = Q/Ca 和一個電容Ca的串聯(lián)電路 “串聯(lián)” Q’=Q，U’=2U，C’=C/2而串聯(lián)接法輸出電壓大，本身電容小。適宜用于以電壓作輸出信號，且測量電路輸入阻抗很高的地方。第二節(jié) 傳感器敏
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