壓電傳感器ppt課件-wenkub.com
2025-04-30 18:11 本頁(yè)面
【正文】 通過(guò)編碼電路，還可以判斷入侵者的大致方位。 2）壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)（用于重要位置出入口、周界安全防護(hù)等） 將長(zhǎng)的壓電電纜埋在泥土的淺表層，可起分布式地下麥克風(fēng)或聽音器的作用，可在幾十米范圍內(nèi)探測(cè)人的步行 , 對(duì)輪式或履帶式車輛也可以通過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)分辨出來(lái)。質(zhì)量塊 使用時(shí)，用 瞬干膠 （ 502等）將其粘貼在玻璃上。八、高分子壓電材料的其它應(yīng)用1)玻璃打碎報(bào)警裝置 玻璃破碎時(shí)會(huì)發(fā)出幾千赫茲至超聲波（ 20KHz）的振動(dòng)。它因彈頭碰擊目標(biāo)而受壓力變形時(shí)，上下表面能產(chǎn)生電荷和電壓。破甲彈用機(jī)械引信時(shí)，從碰著目標(biāo)到炸藥爆炸約需萬(wàn)分之幾秒，而用壓電引信僅需十萬(wàn)分之幾秒。如果恰當(dāng)?shù)貙Ⅻc(diǎn)火時(shí)間提前一些，即有一個(gè)提前角，就可使汽缸中汽油與空氣的混合氣體得到充分燃燒，使扭矩增大，排污減少。五、汽車安全氣囊系統(tǒng) 安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)（ Supplemental Inflatable Restraint System，簡(jiǎn)稱 SRS）主要由加速度傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成。 ? 患者呼出的氣體被傳送到儀器中，傳感器迅速識(shí)別出氣體中的不同物質(zhì)，并將獲得的所有信息傳送給計(jì)算機(jī)。 電子鼻 主要由氣味取樣器、 石英晶體 氣體 傳感器陣列 和信號(hào)處理系統(tǒng) 組成?！ ⊙芯勘砻?，患不同疾病的人所呼出的氣體中會(huì)出現(xiàn)某些特定成分。此系統(tǒng)可用于生物液體的測(cè)量，如監(jiān)測(cè)微生物的生長(zhǎng)率等。該方法當(dāng)其濃度在 10~100 mol/L 范圍內(nèi)，有很好的線性關(guān)系。因此，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 。下面介紹一種使用壓電晶體的電子微重力測(cè)量傳感器及其原理。 壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器以及在 車床中用于動(dòng)態(tài)切削力的測(cè)量 動(dòng)畫演示 壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器位于車刀前端下方，切削前，雖然車刀緊壓在傳感器上，壓電晶片在壓緊的瞬間也曾產(chǎn)生出很大的電荷，但幾秒之內(nèi)電荷就通過(guò)電路的泄露電阻中和掉了。 測(cè)量加速度時(shí)，被測(cè)物件與傳感器剛性固定在一起，質(zhì)量塊也受加速度的作用產(chǎn)生一個(gè)與加速度成正比的慣性力 F 作用于壓電元件上，因而產(chǎn)生電荷 Q。具有一系列優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，堅(jiān)實(shí)牢固，有較好的頻率響應(yīng)（幾千赫～幾十千赫），如果配以電荷放大器，低頻響應(yīng)也很好（可低至零點(diǎn)幾赫），測(cè)量范圍大（加速度為 105~104 g， g 為重力加速度 ／ s2）等。 利用 逆壓電效應(yīng)： 可制成多種超聲波發(fā)生器和壓電揚(yáng)聲器等。 216。而反饋電容 Cf小，輸出就大，要達(dá)到一定的輸出靈敏度要求，就必須選擇適當(dāng)?shù)姆答侂娙荨? 根據(jù)前面的等效電路，壓電傳感器的輸出可以是電壓，也可以是電荷，因此前置放大器也有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器。即 串聯(lián)時(shí)，輸出總電荷 Q 等于單片上的電荷，輸出電壓為單片電壓的 2倍，總電容應(yīng)為單片的 1/2。圖中是幾種結(jié)構(gòu)原理圖。 電荷靈敏度 ： Kq = Q／ F， 它表示單位力所產(chǎn)生的電荷。 v 電荷等效電路： 電荷源與一個(gè)電容 Ca并聯(lián)構(gòu)成，此電路輸出為 此時(shí)，該電路被視為一個(gè)電荷發(fā)生器。 1880年法國(guó)物理學(xué)家 。 （ 3） 電性能：希望具有高的電阻率和大的介電常數(shù)，以期減弱外部分布電容的影響和減小電荷泄漏并獲得良好的低頻特性。 放電電荷的多少與外力成正比例關(guān)系。因此吸附在其表面的自由電荷，有一部分被釋放而呈現(xiàn) 放電 現(xiàn)象。同時(shí)陶瓷片極化的 兩端出現(xiàn)束縛電荷 ，一端為正，另一端為負(fù)。此時(shí)壓電陶瓷呈電中性，不具有壓電性質(zhì)。 電荷 qx和 qy的符號(hào)由受壓力還是受拉力決定。 沿 x軸施加力，而在垂直于 x軸晶面上產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象，稱為 “縱向壓電效應(yīng) ” 沿 y軸施加力，而在垂直于 x軸的晶面上產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象，稱為 “橫向壓電效應(yīng) ”。如果在 x面得前后表面上鍍上銀電極，就能測(cè)出所產(chǎn)生電荷的大小。通常把垂直于 x軸的表面稱為 x面 ，把垂直于 y軸的表面稱為 y面 。 石英晶體各個(gè)方向的特性是不同的 。當(dāng)電場(chǎng)方向指向晶軸的正向時(shí)為正，反之為負(fù)。j = 1， 2， 3， 4， 5， 6分別表示沿 x 軸、 y 軸、 z 軸方向的 單向應(yīng)力 和在垂直于 x 軸、 y 軸、 z 軸的平面 （即 yz 平面、 zx 平面、 xy 平面）內(nèi)作用的 剪切力 。它的機(jī)械強(qiáng)度不夠高，耐紫外線能力較差，不宜暴曬，以免老化。它的聲阻抗約為 ，與空氣的聲阻抗有較好的匹配，因而是很有希望的電聲材料。 高分子壓電材料是一種 柔軟 的壓電材料，可根據(jù)需要制成薄膜或電纜套管等形狀。② 高分子壓電材料 典型的高分子壓電材料有聚偏二氟乙烯（ PVF2或 PVDF）、 聚氟乙烯（ PVF）、 改性聚氯乙烯（ PVC） 等。目前還有一些鈮酸鹽具有很高的居里點(diǎn)，可以作為高溫壓電傳感器。但它的 居里點(diǎn) 較低（約 120℃ ），機(jī)械強(qiáng)度也較低，現(xiàn)已不常用。 用熱釋電系數(shù)來(lái)表示該效應(yīng)的強(qiáng)弱，它是指溫度每變化 1℃ 時(shí)，在單位質(zhì)量晶體表面上產(chǎn)生的電荷密度大小，單位為 ?C/（ m2它們的 壓電常數(shù)比石英晶體高 ，如鈦酸鋇壓電系數(shù) d33＝ 1901012 C／ N， 但 介電常數(shù)、機(jī)械性能不如石英好 。例如酒石酸鉀鈉 （ NaKC4H4O6晶振ⅰ . 壓電常數(shù)小（壓電系數(shù) d11＝ 1012C／ N）， 其 時(shí)間和溫度穩(wěn)定性極好 ，常溫下幾乎不變，在 20~200℃ 內(nèi)其溫度變化率約為 －?10?6 /℃ ；ⅱ . 機(jī)械強(qiáng)度和品質(zhì)因數(shù)高，固有頻率高且十分穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)特性好；ⅲ . 居里點(diǎn) 573℃ ， 無(wú)熱釋電性 ，且絕緣性、重復(fù)性均好。 目前普遍應(yīng)用的是壓電單晶中的 石英晶體 和 壓電陶瓷 中的鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鹽系壓電陶瓷。 壓電材料 Q(E) 電能正壓電效應(yīng)（ 傳感器 ）T(S) 機(jī)械能逆壓電效應(yīng)（ 執(zhí)行器 ）二、壓電材料 具有壓電效應(yīng)的 電介物質(zhì) 稱為壓電材料。由
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