壓電傳感器ppt課件(2)-資料下載頁
2025-01-14 10:42本頁面
【正文】 ， 由一個反饋電容 CF和高增益運算放大器構成 。 由于運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并聯電阻 。 65 由運算放大器基本特性， 可求出電荷放大器的輸出電壓 ( 1 )o a c i fAquC C C A C??? ? ? ? 通常 A=104108 ， 因此 , 當滿足(1+A)CfCa+Cc+Ci時 ， 上式可表示為 fo Cqu ??66 由上式知 ， 電荷放大器的輸出電壓 Uo只取決于輸入電荷與反饋電容 CF， 與電纜電容Cc無關 ， 且與 q成正比 ， 因此 ， 采用電荷放大器時 ， 即使連接電纜長度在百米以上 ，其靈敏度也無明顯變化 ， 這是電荷放大器的最大特點 。 在實際電路中 ， CF的容量做成可選擇的 ， 范圍一般為 100104pF。 67 壓電式傳感器的應用 壓電式單向測力傳感器的結構圖 ， 主要由石英晶片 、 絕緣套 、電極 、 上蓋及基座等組成 。 壓力式單向測力傳感器結構圖 絕緣套石英晶片F上蓋電極 基座壓電式測力傳感器 68 傳感器上蓋為傳力元件 ， 它的外緣壁厚為 ，當外力作用時 ， 它將產生彈性變形 ， 將力傳遞到石英晶片上 。 石英晶片采用 xy切型 ， 利用其縱向壓電效應 ， 通過 d11實現力 —電轉換 。 石英晶片的尺寸為φ 8 1mm。 該傳感器的測力范圍為 05000N， 最小分辨率為 N， 固有頻率為 5060 kHz， 整個傳感器重為 10 g。 典型應用：機床動態(tài)切削力的測量。 69 壓電式刀具切削力測量示意圖 壓電傳感器輸出信號70 圖是一種壓電式加速度傳感器的結構圖 。它主要由壓電元件 、質量塊 、 預壓彈簧 、基座及外殼等組成 。整個部件裝在外殼內 ，并由螺栓加以固定 。 壓電式加速度傳感器結構圖 預壓彈簧壓電元件外殼質量塊基座壓電式加速度傳感器 71 當加速度傳感器和被測物一起受到沖擊振動時 ， 壓電元件受質量塊慣性力的作用 ， F=ma 式中： F—質量塊產生的慣性力 。m—質量塊的質量 a——加速度 。 此時慣性力 F作用于壓電元件上 ， 因而產生電荷 q， 當傳感器選定后 ， m為常數 ， 則傳感器輸出電荷為 q=d11F=d11ma 與加速度 a成正比。因此，測得加速度傳感器輸出的電荷便可知加速度的大小。 72 ? 將高分子壓電測振薄膜粘貼在玻璃上，可以感受到玻璃破碎時會發(fā)出的振動，并將電壓信號傳送給集中報警系統(tǒng)。 粘貼位置 使用時，用瞬干膠將其粘貼在玻璃上。當玻璃遭暴力打碎的瞬間，壓電薄膜感受到劇烈振動，表面產生電荷 Q ，在兩個輸出引腳之間產生窄脈沖報警信號。 壓電式玻璃破碎報警器 73 壓電式壓力傳感器 引線 殼體 基座 壓電晶片 受壓膜片 導電片 p 壓電式測壓傳感器 74 當膜片受到壓力 F作用后，在壓電晶片表面上產生電荷。在一個壓電片上所產生的電荷q為 SPdFdq 1111 ??即：壓電式壓力傳感器的輸出電荷 q與輸入壓強 P成正比。 75 壓電式聲傳感器 壓電陶瓷換能器結構圖 鋁頭 螺釘 黃銅尾部 壓電陶瓷圓環(huán) 當交變信號加在壓電陶瓷片兩端面時，由于壓電陶瓷的逆壓電效應，陶瓷片會在電極方向產生周期性的伸長和縮短 。 76 當一定頻率的聲頻信號加在換能器上時，換能器上的壓電陶瓷片受到外力作用而產生壓縮變形，由于壓電陶瓷的正壓電效應，壓電陶瓷上將出現充、放電現象，即將聲頻信號轉換成了交變電信號。這時的聲傳感器就是聲頻信號接收器。 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。 77 壓電式流量計 流量顯示 輸出信號 換能器 換能器 接收 接收 發(fā)射 發(fā)射 壓電超聲換能器每隔一段時間 (如1/100s)發(fā)射和接收互換一次。在順流和逆流的情況下，發(fā)射和接收的相位差與流速成正比。 壓電式流量計 78 壓電式傳感器在測漏中的應用 A B O點 LA LB 地 面 L 如果地面下一均勻的自來水直管道某處 O發(fā)生漏水，水漏引起的振動從 O點向管道兩端傳播，在管道上 A、 B兩點放兩只壓電傳感器，由從兩個傳感器接收到的由 O點傳來的 t0時刻發(fā)出的振動信號所用時間差可計算出 LA或LB。 79 兩者時間差為 Δ t= tAtB=（ LA LB ） /v 22vtLLvtLLBA????????又 L=LA +LB ，所以 80 超聲速測量實驗裝置 信號發(fā)生器 S1 示波器 頻率計 S2 l 游標卡尺 壓電聲傳感器在超聲速測量實驗中的應用 81 當信號發(fā)生器產生的正弦交流信號加在壓電陶瓷片兩端面時，壓電陶瓷片將產生機械振動，在空氣中激發(fā)出聲波。所以，換能器 S1是聲頻信號發(fā)生器。 當 S1發(fā)出的聲波信號經過空氣傳播到達換能器 S2時，空氣振動產生的壓力作用在 S2的壓電陶瓷片上使之出現充、放電現象，在示波器上就能檢測出該交變信號。所以，換能器 S2是聲頻信號接收器。 82 壓電陶瓷位移器 壓電陶瓷超聲換能器 壓電加速度計
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