力敏傳感器ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 18:10本頁面
【正文】 壓電效應。石英晶體的壓電效應n晶體切片上電荷符號與受力方向的關系石英晶體壓電效應n石英晶體的壓電效應壓電常數和表面電荷的計算n壓電元件在受到力的作用時，就在相應的表面上產生表面電荷。n任意受力表面電荷密度方程組壓電常數和表面電荷的計算n壓電材料的壓電特性可以用壓電常數矩陣表示n石英晶體 石英晶體的形變模式n對能量轉換有意義的石英晶體變形方式石英晶體的形變模式n厚度變形（ TE方式，縱向壓電效應）n長度變形（ LE方式，橫向壓電效應）石英晶體的形變模式n面剪切變形（ FS方式）n厚度剪切變形（ TS方式）n彎曲變形（ BS方式）n 彎曲變形不是基本的變形方式，而是拉、壓應力和剪切應力共同作用的結果。應根據具體的晶體的切割及彎曲情況選擇合適的壓電常數進行計算壓電材料n轉換性能： 具有較大的壓電常數n機械性能： 強度高、剛度大，以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動頻率n電性能： 高的電阻率，大介電常數，以期減弱外部分布電容的影響，獲得好的低頻特性n溫度和濕度穩(wěn)定性 要好，具有較高的居里點，以期獲得較高的工作溫度范圍n時間穩(wěn)定性： 壓電特性不隨時間蛻變壓電傳感器的等效電路n壓電式傳感器的基本結構n壓電式傳感器有兩種等效電路壓電傳感器的等效電路n壓電式傳感器放大器輸入端等效電路n電壓等效電路n電荷等效電路壓電式傳感器的等效電路n壓電片的連接方式n并聯(lián)n電壓不變n電荷量為 2倍n電容 2倍n串聯(lián)n電壓 2倍n電荷量不變n電容一半＋＋－－－＋＋－壓電傳感器的測量電路n壓電式傳感器要求負載電阻 RL必須很大，因此通常的壓電式傳感器后信號調節(jié)電路的接法是：n壓電式傳感器輸出 ——高輸入阻抗的前置放大器 ——放大電路或其他電路n壓電式傳感器的測量電路的關鍵在于高阻抗的前置放大器n把壓電式傳感器的微弱信號放大n高阻抗到低阻抗輸出變換n壓電式傳感器的前置放大器有 電壓型 和 電荷型兩種形式電壓放大器電路分析n傳感器與電壓放大器連接的等效電路n等效電阻 n等效電容電壓放大器電路分析n若作用在壓電元件上的力 F為n壓電系數為 d，則在 F的作用下，產生的電荷n電流 i為n輸入電壓為電壓放大器電路分析n前置放大器的輸入電壓幅值為n輸入電壓與作用力之間的相位差為n理想情況下，前置放大器的輸入電壓幅值為電壓放大器電路分析電壓放大器n當作用在壓電元件上的力是靜態(tài)力時，則前置放大器的輸入電壓等于零。這也就從原理上決定了壓電式傳感器 不能 測量靜態(tài)物理量。n當作用力的變化頻率與測量回路的時間常數的乘積遠大于 1時，前置放大器的輸入電壓隨頻率的變化不大。壓電式傳感器的 高頻響應好 。n擴大壓電式傳感器低頻響應范圍的切實可行的辦法是提高測量回路的電阻。測量回路的電阻主要取決于 前置放大器的輸入電阻 。電荷放大器電路n電荷放大器能將高內阻的電荷源轉換為低內阻的電壓源，而且輸出電壓正比于輸入電荷。n電荷放大器實際上是一個具有深度電容負反饋的高增益放大器壓電式傳感器實物圖片壓電式加速度傳感器結構n傳感器由壓電材料和感受外力(加速度 )的質量塊組成。使用時把傳感器固定在振體上。n利用壓電材料的壓電效應，把振動的瞬時加速度轉變?yōu)楦袘姾?。n壓電式加速度傳感器體小、質輕，測頻范圍寬，對被測振體的振動特性影響小，故得到廣泛應用。壓電式扭矩傳感器壓電式脈搏傳感器n該產品采用高度集成化工藝將力敏元件 (PVDF壓電膜 )、靈敏度溫度補償元件、感溫元件、信號調理電路電路集成在傳感器內。 n壓電式原理采集信號，模擬信號輸出，輸出同步于脈搏波動的脈沖信號，脈搏波動一次輸出一正脈沖。n該產品可用于脈率檢測，如運動、健身器材設備中的心率測試。壓電式脈搏傳感器n集成化數字脈搏傳感器n增加了程控放大電路、基線調整電路、 A/D轉換電路、串行通信電路，方便用戶集成及二次開發(fā)使用。n壓電式原理采集信號，數字信號輸出，直接通過 USB或串口輸出脈搏波波形數據。n該產品可應用于脈率檢測、無創(chuàng)心血管功能檢測、妊高征檢測、中醫(yī)脈象診斷等。壓電式渦街流量計渦街流量計可計量飽和蒸汽、過熱蒸汽、工業(yè)用水、排水、高低溫液體、液化氣、天然氣、城市煤氣、壓縮空氣等各種介質，廣泛適用于冶金化工、輕工、食品及污水處理等行業(yè)。 壓電式渦街流量計原理n渦街流量計是應用卡門渦街原理和現代電子技術設計而制造的一種流量計，旋渦的發(fā)生頻率與流體的速度成正比，在一定條件下，符合下式： f=StV/d（式中 f：旋渦發(fā)生頻率 v：流速 d：三角柱寬度）n流體旋渦對三角柱產生交替變化的壓力，由壓電信號傳感器檢測成電信號經前置放大器進行放大，變成標準電信號輸出。n渦街流量計可以對廣泛的氣體（包括蒸汽）和液體進行容積計量，配接流量積算儀和溫度、壓力傳感器可進行質量運算及各種參數顯示。一種研究噴油嘴油束發(fā)展過程的新方法1噴油泵實驗臺 。2噴油泵 。3噴油嘴 。4壓電式壓力傳感器 。5電荷放大器 。6針閥升程傳感器 。7針閥升程測量儀 。8A/D采集卡 。9微型計算機將噴油嘴安裝到如圖所示的油束動量測量裝置內 ,用石英壓電晶體壓力傳感器測量油束打在傳感器受壓面上的沖擊力
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