醫(yī)用傳感器壓電式傳感器-資料下載頁
2025-01-06 01:35本頁面
【正文】 壓電式測力傳感器是利用壓電元件直接實(shí)現(xiàn)力 — 電轉(zhuǎn)換的傳感器。目前，測力傳感器已組成各種錘頭型測力錘，可測量動態(tài)力、準(zhǔn)靜態(tài)力和沖擊力等。 壓電式力傳感器外形圖 第三節(jié) 壓電傳感器的應(yīng)用 基座插座蓋板壓電晶體絕緣體壓電式力傳感器結(jié)構(gòu) 傳感器上蓋為傳力元件，它的外緣壁厚為 ～ ，外力作用使它產(chǎn)生彈性變形，將力傳遞到石英晶片上。利用其縱向壓電效應(yīng)，通過 d11實(shí)現(xiàn)力 — 電轉(zhuǎn)換。 通過彈性膜、盒等，把壓力收集，轉(zhuǎn)換成力，再傳遞 給壓電元件。為保證靜態(tài)特性及其穩(wěn)定性，通常多采用石 英晶體作壓電元件。 引線 殼體 基座 壓電晶片 受壓膜片 導(dǎo)電片 p 預(yù)壓彈簧壓電元件外殼質(zhì)量塊基座二 、 壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu) 當(dāng)加速度傳感器和被測物一起受到?jīng)_擊振動時，壓電元件受質(zhì)量塊慣性力 F的作用，產(chǎn)生電荷。 q=d11F=d11ma 例 1：在體育動態(tài)測量中的應(yīng)用 壓電式步態(tài)分析跑臺 壓電式縱跳訓(xùn)練分析裝置 壓電傳感器測量雙腿跳的動態(tài)力 例 2： 壓電式血壓傳感器 例 3：指套式電子血壓計 測量時將心音傳感器底座用橡皮膏與人體體表粘結(jié) ， 傳感器感受與人體體表相同頻率的振動 ，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在壓電晶體上 ， 壓電晶體便產(chǎn)生電荷 。 心音是一種生物機(jī)械振動現(xiàn)象 ， 加速度型心音傳感器是將一個質(zhì)量塊以一定的預(yù)應(yīng)力安裝在雙壓電晶體上 ， 壓電晶體和導(dǎo)線都用導(dǎo)電膠粘結(jié)在底座上 。 例 4： 加速度型心音傳感器 0FMF ? ?? ? ?? ?? ? ? ? ? ??例 5：微重力壓電晶體生物傳感器 石英晶體的諧振頻率極大地依賴于晶體以及涂層的組合質(zhì)量。石英傳感器，其表面吸附的被分析物質(zhì)而引起的諧振頻率變化關(guān)系為： 利用這一原理可對溶液中許多化合物，通過電極上的電解沉淀進(jìn)行測量，例如監(jiān)測微生物的生長率，該方法當(dāng)濃度在范圍內(nèi)，有很好的線性。 例 6：超聲診斷儀探頭 如果換能器中壓電陶瓷的振蕩頻率在超聲波范圍，則其發(fā)射或接收的聲頻信號即為超聲波，這樣的換能器稱為壓電超聲換能器。 轉(zhuǎn)動凸輪開關(guān) 1，利用凸輪凸出部分推動沖擊塊 3，并壓縮沖擊塊后的彈簧 2。當(dāng)凸輪凸出部分脫離沖擊塊后。由于彈簧彈力作用，沖擊塊給陶瓷壓電元件 4一個沖擊力，便在壓電元 件兩端產(chǎn)生高壓， 并從中間電極 5輸 出高壓，產(chǎn)生電火 花點(diǎn)燃?xì)怏w。 壓電陶瓷點(diǎn)火器 轉(zhuǎn)動凸輪開關(guān) 1，利用凸輪凸出部分推動沖擊塊 3，并壓縮沖擊塊后的彈簧 2。當(dāng)凸輪凸出部分脫離沖擊塊后。由于彈簧彈力作用，沖擊塊給陶瓷壓電元件 4一個沖擊力，便在壓電元 件兩端產(chǎn)生高壓， 并從中間電極 5輸 出高壓，產(chǎn)生電火 花點(diǎn)燃?xì)怏w。 例 7：壓電陶瓷點(diǎn)火器 PVDF壓電傳感器 用于檢測嬰兒呼吸暫停。嬰兒呼吸時由于膈肌的運(yùn)動，引起嬰兒體重和重心的變化。而大面積傳感器對這種重心的移動十分敏感， 這樣根據(jù)傳感 器的輸出信號 可以得到關(guān)于 嬰兒呼吸狀況 的重要信息。 ?打火機(jī) ?+++++ ? ?壓電陶瓷 4 .5)?? ?2x x 11 x 11 x12 2 212q 2 q 2 d F 2 d r p2 10 1 10145 10 C 145 pC??? ? ? ??? ?? ? ???? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?解： 輸出電荷 ，每片厚度 t=,圓片半徑 r=1cm, d11= 1012C/N。當(dāng) px平面時，求傳感器輸出電荷 q和電極間電壓 Ua的值。 練習(xí)題 20r12 2rC 2 C 2t2 10 1125 pF?? ???? ????? ? ?? ? ? ? ? ???xXqUVC? ?? ?? ? ? ??? ?? ?? ?電極間電壓： 并聯(lián)總電容： － A0 Ce USC i Rd CF RF Cc q 2. 電荷前置放大器電路如圖所示，已知 Ce=100pF, Rd=∞ ， CF=10pF,若考慮引線 CC的影響，當(dāng) A0=104 時， 要求輸出信號衰減小于 1℅ 。求使用 90pF/m的電纜其 最大允許長度為多少？ 00( 1 )sce c FAqUC C A C??? ? ?scFqUC? ??? ?01S C S C e cS C FU U C CU A C?? ????? ?解：由前置放大器輸出電壓為 理想狀態(tài)下， 則實(shí)際輸出與理想輸出信號的誤差為 ? ?4100 1%1 1 0 1 0cC?????解出， 900cC pF?電纜最大允許長度： 10Lm?系統(tǒng)靈敏度系數(shù) K＝ 輸出電壓值 U/測得加速度值 a 3U 4 Va 2 0gK 2 0 0 1 0 V / g?? ? ??K 2 . 5 8 0 2 0 0 m V / g? ? ?3. 用石英晶體加速度計測量機(jī)器的振動，已知加速度計的靈敏度為 （ g為重力加速度），電荷放大器靈敏度為 80mV/pC,當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度時，相應(yīng)輸出幅值電壓為 4V。試計算機(jī)器的振動加速度是多少 ? 解： 系統(tǒng)靈敏度系數(shù) ＝ 傳感器靈敏度 電荷放大器靈敏度
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