測試技術(shù)課程設(shè)計---壓電式加速度傳感器測加速度-閱讀頁
2024-11-27 15:25本頁面
【正文】 壓電晶體傳感器測量加速度的研究 （論 文 ） 5 種方式的連接下電容，電荷，電壓可分別表示為： 2CC?? 。 UU 2?? 由于串聯(lián)接法輸出電壓大，本身電容小。 實際條件下，為了改變機電耦合性能，兩壓電片之間用導(dǎo)電膠連接起來，而且會采用金屬薄片膠合在一起。 圖中，上邊的壓電片記為壓電片Q′，下邊的壓電片記為壓電片 Q。外殼用來保護器件內(nèi)部元件。并且采用勁度系數(shù)較大，質(zhì)量相對比較小的彈簧，而且始終在這里能保證兩個壓電片都保持一定量的壓縮狀態(tài)?；鸬焦潭ㄕ麄€裝置的作用，而且具有 一定的保護作用。此時重物的受力如（圖 ）所示，由牛頓第二定律得： mamgFF ??? 21 （ ） 式中 F2為上面彈簧的作用力， F1為下面彈簧的作用力。 又： 32 FF? ； 41 FF? （ ） 再由壓電片的性質(zhì)知： FdQ 1? ； FdQ ??? 2 （ ） 選用性質(zhì)相同的兩個壓電片則有： ddd ?? 21 綜合以上各式得： gmda ???? )(1 （ ） 式中 d 為壓電片得壓電系數(shù)， m 為重物質(zhì)量， Q 為來自下面壓電片得信號， Q? 為來自上面壓電片的信號 ， g 為重力加速度。若已知壓電片的面積是 S，壓電片厚度是 b，壓電材料的相對介電常數(shù)為 ? ，等效電容器的電容值是： bSCa ?? （ ） 壓電元件兩側(cè)電路的開路電壓可等效為一電壓源與電容串聯(lián)，或等效為一電荷源和電容并聯(lián)。在實際應(yīng)用中，考慮到連接電纜的等效電容 cC ,前置放大器輸入電阻 iR ，輸入電容 iC 以及傳感器泄露電阻 aR 得影響。 在本文中由于在傳感器的基本原理中選用的是兩個壓電片并聯(lián)的方式，因此在本文中選用等效電荷源電路。電路的原理圖如（圖 ）所示。 圖中采用雙點反饋電路，即同時應(yīng)用了負反饋，又利用倒相后得輸出向 正輸入端得反饋。 差動電荷放大器得輸入 輸出特性可以表示為： ?? ????????fffo CCQCQu )( （ ） 對比其加速度的基本表達式 （ ） 可得： mdCf ? ； g?? （ ） 并且圖中的電源應(yīng)該滿足條件：這樣就可以使 輸出端的 信號為： auo? （ ） 從上式中可以看出：加速度的輸出量的放大倍數(shù)和 md 成反比， 又因為通常情況下 m是固定值，所以應(yīng)選擇 d 較小的材料，但是 d 又會影響系統(tǒng)的靈敏度，所以應(yīng)該綜合考慮，選擇最佳材料。 信號的輸出與顯示 因為信號在經(jīng)過測量電路的處理后已經(jīng)成為電壓量，所以可以選用適當?shù)碾妷罕碇苯?br />
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