[工學(xué)]壓電式傳感器-閱讀頁(yè)
2024-11-02 23:49本頁(yè)面
【正文】 11 ( / ) 4 ( / )ynnndkQy?? ? ? ? ?????????21/ynQdky???01yy? 當(dāng)傳感器的固有頻率 ?n ???時(shí)，傳感器的電荷靈敏度 Kq=Q/ 近似為一常數(shù)。這一頻率范 圍就是傳感器的 理想工作范圍 。因此當(dāng)壓電式傳 感器與電荷放大器配合使用時(shí)， 低頻響應(yīng)是很好 的，可以測(cè) 量接近靜態(tài)變化非常緩慢的物理量。那么，傳感器的高頻響 應(yīng)完全由自身的機(jī)械問(wèn)題決定，放大器的通頻帶要做到 100kHz以上是并不困難的，因此，壓電式傳感器的高頻響應(yīng) 只需考慮傳感器的固有頻率。由于傳感器的固 有頻率相當(dāng)高 (一般可達(dá) 30kHz甚至更高 )，因此，它的測(cè)量頻 率上限仍可達(dá)幾千赫，甚至達(dá)十幾千赫。 圖 壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu) （ a)外圍配合壓縮式； (b)中心配合壓縮式； (c)倒裝中心配合壓縮式； (d)剪切式 1— 基座； 2— 壓電晶片； 3— 質(zhì)量塊； 4— 彈簧片； 5— 電纜 二、 壓電式測(cè)力傳感器 壓電元件本身就是力敏元件， 測(cè)力傳感器主要 利用壓電元件 縱向壓電效應(yīng)的厚度變形 實(shí)現(xiàn)力 電轉(zhuǎn)換。 1．壓電式測(cè)力傳感器 下圖是一種單向壓電式測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它用于機(jī)床動(dòng)態(tài)切削力的測(cè)量。 石英晶片利用其縱向壓電效應(yīng) ， 通過(guò) dxx實(shí)現(xiàn)力 — 電轉(zhuǎn)換 。 該傳感器的測(cè)力范圍為 0~50N， 最小分辨率為 N， 固有頻率為 50~60 kHz， 整個(gè)傳感器重為 10 g。 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 壓電式刀具切削力測(cè)量示意圖 壓電式傳感器在測(cè)量低壓力時(shí)線性度不好 ， 主要是傳感器受力系統(tǒng)中力傳遞系數(shù)非線性所致 。 這除了消除低壓力使用中的非線性外 ， 還可以消除傳感器內(nèi)外接觸表面的間隙 ， 提高剛度 。 圖 壓電式壓力傳感器 右圖是另一種結(jié)構(gòu)的壓力傳感器，它采用兩個(gè)相同的膜片對(duì)晶片施加預(yù)載力從而可以消除由振動(dòng)加速度引起的附加輸出。在一個(gè)壓電片上所產(chǎn)生的電荷q為 q d F d S P??即：壓電式壓力傳感器的輸出電荷 q與輸入壓強(qiáng) P成正比。右圖為高分子壓電薄膜振動(dòng)感應(yīng)片，用厚度約 、 大小為 10mm?20mm的聚偏二氟乙烯（ PVDF）高分子材料制成，在它的正反兩面各噴涂透明的二 氧 化錫導(dǎo)電電極，也可以用熱印 制 工藝制作鋁薄膜電極，再用超 聲 波焊接上兩根柔軟的電極引線，并用保護(hù)膜覆蓋。使用時(shí)，將感應(yīng)片粘貼在玻璃上。由于感應(yīng)片很小，且透明，不易察覺(jué)，所以可安裝于貴重物品柜臺(tái)、展覽櫥窗、博物館及家庭等玻璃窗角落處，作防盜報(bào)警
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