第六章壓電式傳感器-wenkub.com
2025-07-29 17:47 本頁面
【正文】 四、 壓電式金屬加工 由于壓電陶瓷元件的自振頻率高 , 特別適合測量變化劇烈的載荷。 利用其縱向壓電效應 , 實現(xiàn)力 —電轉換 。 比較器作用是當傳感器輸出信號高于設定的閾值時 , 輸出報警信號 , 驅動報警執(zhí)行機構工作 。 0u? 0u? 二 、 檢測原理 :它利用壓電元件對振動敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時產(chǎn)生的振動波 。當構件產(chǎn)生加速度時，質(zhì)量塊將產(chǎn)生慣性力F1，其方向與加速度方向相反，大小為 F1＝ ma。 兩個壓電片并聯(lián) 。當要使電壓靈敏度為常數(shù)，應使壓電片與前置放大器的連接導線為定長，以保證 CC不變。 第四節(jié) 等效電路與測量電路 一、 壓電式傳感器的等效電路 壓電元件兩電極間的壓電陶瓷或石英晶體為絕緣體，因此可以構成一個電容器，晶體上聚集正負電荷的兩表面相當于電容的兩個極板 , 極板間物質(zhì)等效于一種介質(zhì) , 則其電容量為： 0raSC ????壓電傳感器也可以等效為一個電荷源與一個電容并聯(lián) 。39。39。Nb ） O3)、 鋯酸鉛 (PbZrO3)和鈦酸鉛(PbTiO3)按不同比例配成的不同性能的壓電陶瓷 , 具有極高的壓電系數(shù)和較高的工作溫度 , 而且能承受較高的壓力 。 目前使用較多的壓電陶瓷材料是鋯鈦酸鉛 （ PZT系列 ） , 它是鈦酸鋇 （ BaTiO3)和鋯酸鉛 （ PbZrO3） 組成的 Pb（ ZrTi）O3。 極化處理后的壓電陶瓷材料的剩余極化強度和特性與溫度有關 , 它的參數(shù)也隨時間變化 , 從而使其壓電特性減弱 。 讓外電場強度大到使材料的極化達到飽和的程度 , 即所有電疇極化方向都整齊地與外電場方向一致時 , 外電場去掉后 , 電疇的極化方向基本不變 , 即剩余極化強度很大 , 這時的材料具有壓電特性。 材料內(nèi)部的晶粒有許多自發(fā)極化的電疇 , 它有一定的極化方向 , 從而存在電場 。 石英晶體的機械強度很高，可用來測量大量程的力和加速度。 在 x軸的正方向出現(xiàn)負電荷 , 電偶極矩在 y方向上的分量仍為零 , 不出現(xiàn)電荷 。正負電荷中心重合，晶體垂直 X軸表面不產(chǎn)生電荷。 （ 1） 未受外力作用時 , 正、負離子正好分布在正六邊形的頂角上 , 形成三個互成 120176。 壓電效應的物理解釋 石英晶體 sio2， 3個硅離子 Si4+離子 , 6個氧離子O2。 沿機械軸 y方向施加作用力 fy, 則仍在與 x軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷 qx , yyx FhldFhldq1112 ???式中 : d12——y軸方向受力的壓電系數(shù) , d12=－ d11。 而沿光軸 z 方向受力時不產(chǎn)生壓電效應。 在電場（沿 X向作用下，沿該軸方向的機械變形最大。它是一個正六面體，有右旋和左旋晶體之分，外形互為鏡像對稱。 它是衡量壓電材料機電能量轉換效率的一個重要參數(shù) 。 （ 2） 彈性常數(shù) :壓電材料的彈性常數(shù)、 剛度決定著壓電器件的固有頻率和動態(tài)特
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