压电式传感器学时.ppt

压电传感器的等效电路 Ca 传感器的电容 Ra 包括连接导线在内的传感器绝缘电阻 Cc 连接电缆（导线）电容 Ci 前置放大器输入电容 Ri 前置放大器的输入电阻 压电传感器等效电路 | q Ca Cc Ci Ra Ri 不讲 * 第九十四页，共一百二十七页，2022年，8月28日 二、压电式传感器测量电路 由于压电传感器的内阻很高，要测取到其微弱信号，测量电路（即前置放大器）的输入电阻Ｒi 应极大。 与压电传感器配套的测量电路（前置放大器）有两个作用： 放大压电元件的微弱信号（信号放大） 把高输入阻抗变换为低阻抗输出（阻抗转换） 前置放大器有两种形式： 电压放大器 电荷放大器 不讲 * 第九十五页，共一百二十七页，2022年，8月28日 1、电压放大器 Cc 压电传感器电压放大等效电路 | q Ca R －Ａ U0 Ui Ci 式中： Fm 测量力 d33 陶瓷压电传感器压电常数 Ca 传感器的电容 R 包括连接导线在内的传感器绝缘电阻（内阻） Cc 连接电缆（导线）电容 Ci 前置放大器输入电容 A 放大器放大倍数 不讲 * 第九十六页，共一百二十七页，2022年，8月28日 σ1= d11 T1+ d12 T2 + d13T3 + d14 T4 + d15 T5 +d16T6 σ2= d21 T1+ d22 T2 + d23T3 + d24 T4 + d25 T5 +d26T6 σ3= d31 T1+ d32 T2 + d33T3 + d34 T4 + d35 T5 +d36T6 晶体受到应力 T1 作用 ●y、z方向的变形，电偶极矩和为零，无压电效应。 ●当晶体受到应力 T1作用时，晶体的压电常数为： d11≠0，d21=d31=0 di j j方向的应力引起 i 面产生电荷时的压电常数 x y z l ω t T1 Si4+ Si4+ Si4+ 2O2- 2O2- 2O2- P1 P3 P2 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － y x T1 T1 石英晶体受 x 轴方向力作用时 电荷的排列及电偶极矩的分布 T1 T1 * 第六十二页，共一百二十七页，2022年，8月28日 ②晶体受到应力 T2 作用 σ1= d11 T1+ d12 T2 + d13T3 + d14 T4 + d15 T5 +d16T6 σ2= d21 T1+ d22 T2 + d23T3 + d24 T4 + d25 T5 +d26T6 σ3= d31 T1+ d32 T2 + d33T3 + d34 T4 + d35 T5 +d36T6 当晶体受到应力T2作用时 （应力 T2 垂直作用在垂直于 y 轴的 zx 平面上），晶体在 x、y、z 三个方向上产生应变 因此，在 x 方向上产生压电效应。 Si4+ Si4+ Si4+ 2O2- 2O2- 2O2- P1 P3 P2 y x ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － T2 T2 石英晶体受 y 轴方向力作用时 电荷的排列及电偶极矩的分布 T2 T2 x y z l ω t T2 ●x方向的变形（应变）使其正、负离子的相对位置发生变化，正、负电荷的中心不再重合，电偶极矩 p2、p3在 x 方向的矢量分量和小于电偶极矩 p1，即： → → → 2012年11月30日 第13讲2学时 123 * 第六十三页，共一百二十七页，2022年，8月28日 晶体受到应力 T2 作用 σ1= d11 T1+ d12 T2 + d13T3 + d14 T4 + d15 T5 +d16T6 σ2= d21 T1+ d22 T2 + d23T3 + d24 T4 + d25 T5 +d26T6 σ3= d31 T1+ d32 T2 + d33T3 + d34 T4 + d35 T5 +d36T6 ●y、z方向的变形，电偶极矩为零，无压电效应。 ●当晶体受到应力T2作用时，晶体的压电常数为： d12= -d11 ≠0，d22=d32=0 Si4+ Si4+ Si4+ 2O2- 2O2- 2O2- P1 P3 P2 y x ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － T2 T2 石英晶体受 y 轴方向力作用时 电荷的排列及电偶极矩的分布 T2 T2 x y z l ω t T2 * 第六十四页，共一百二十七页，2022年，8月28日 ●x、y、z方向的变形（应变）没有改变电荷中心重合的情况，电偶极矩和为零，无压电