傳感器與檢測(cè)技術(shù)08章壓電-資料下載頁(yè)
2025-01-18 17:19本頁(yè)面
【正文】 離層之間產(chǎn)生的靜電感應(yīng)電荷干擾，它將混入住信號(hào)中被放大。 減小電纜噪聲的方法： 一是在使用中固定好傳感器的引出電纜 二是選用低噪聲同軸電纜 （ 3）接地回路噪聲： 壓電傳感器接入二次測(cè)量線路或儀表而構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)后，由于不同電位處的多接地點(diǎn)，形成了接地回路和回路電流所致。 克服途徑：消除接地回路 壓電式傳感器的應(yīng)用 ? （ 1）壓電式單向測(cè)力傳感器 （ 2）壓電式壓力傳感器 （ 3）壓電式加速度傳感器 （ 4）壓電式金屬加工切削力測(cè)量 （ 5）壓電式玻璃破碎報(bào)警器 下圖是壓電式單向測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它主要由石英晶片、絕緣套、電極、上蓋及基座等組成。 傳感器上蓋為傳力元件，它的外緣壁厚為 ～，當(dāng)外力作用時(shí)，它將產(chǎn)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(yīng)，通過(guò) d11實(shí)現(xiàn)力 — 電轉(zhuǎn)換。石英晶片的尺寸為 φ8 1 mm。該傳感器的測(cè)力范圍為 0～ 50 N，最小分辨率為 ，固有頻率為 50～ 60 kHz，整個(gè)傳感器重 10g。 （ 1）壓電式單向測(cè)力傳感器 壓電式壓力傳感器 （ 2）壓電式壓力傳感器 消除振動(dòng)加速度影響的壓電式壓力傳感器的結(jié)構(gòu) 下圖是一種壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它主要由壓電元件、質(zhì)量塊、預(yù)壓彈簧、基座及外殼等組成。整個(gè)部件裝在外殼內(nèi)，并用螺栓加以固定。 當(dāng)加速度傳感器和被測(cè)物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，壓電元件受質(zhì)量塊慣性力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，此慣性力是加速度的函數(shù)，即 F=ma 式中： F—— 質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力； m—— 質(zhì)量塊的質(zhì)量； a—— 加速度。 （ 3）壓電式加速度傳感器 此時(shí)慣性力 F作用于壓電元件上，因而產(chǎn)生電荷 q，當(dāng)傳感器選定后， m為常數(shù)，則傳感器輸出電荷為： q=d11F=d11ma 與加速度 a成正比。因此，測(cè)得加速度傳感器輸出的電荷便可知加速度的大小。 壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 壓電加速度傳感器工作原理圖 壓電加速度傳感器的幅值線性度曲線 橫向靈敏度圖解 壓電加速度傳感器的橫向靈敏度極坐標(biāo)曲線 下圖是利用壓電陶瓷傳感器測(cè)量刀具切削力的示意圖。由于壓電陶瓷元件的自振頻率高，特別適合測(cè)量變化劇烈的載荷。圖中壓電傳感器位于車刀前部的下方，當(dāng)進(jìn)行切削加工時(shí)，切削力通過(guò)刀具傳給壓電傳感器，壓電傳感器將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，記錄下電信號(hào)的變化便測(cè)得切削力的變化。 （ 4）壓電式金屬加工切削力測(cè)量 壓電陶瓷傳感器測(cè)量刀具切削力 BS— D2壓電式傳感器是專門用于檢測(cè)玻璃破碎的一種傳感器，它利用壓電元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來(lái)感知玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波。傳感器把振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓輸出，輸出電壓經(jīng)放大、濾波、比較等處理后提供給報(bào)警系統(tǒng)。 BS— D2壓電式玻璃破碎傳感器的外形及內(nèi)部電路見(jiàn)下圖所示。傳感器的最小輸出電壓為 100mV，最大輸出電壓為 100V，內(nèi)阻抗為 15～ 20kΩ 。 （ 5）壓電式玻璃破碎報(bào)警器 BS— D2壓電式玻璃破碎報(bào)警器 報(bào)警器的電路框圖見(jiàn)下圖 。 使用時(shí)傳感器用膠粘貼在玻璃上 ， 然后通過(guò)電纜和報(bào)警電路相連 。 為了提高報(bào)警器的靈敏度 ， 信號(hào)經(jīng)放大后 ， 需經(jīng)帶通濾波器進(jìn)行濾波 ， 要求它對(duì)選定的頻譜通帶的衰減要小 ， 而帶外衰減要盡量大 。 由于玻璃振動(dòng)的波長(zhǎng)在音頻和超聲波的范圍內(nèi) ， 這就使濾波器成為電路中的關(guān)鍵 。 當(dāng)傳感器輸出信號(hào)高于設(shè)定的閾值時(shí) ， 才會(huì)輸出報(bào)警信號(hào) ， 驅(qū)動(dòng)報(bào)警執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作 。 壓電式玻璃破碎報(bào)警器電路框圖
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