压电传感器等效电路电荷等效电路电压等效电路.ppt

① 电压放大器（阻抗变换器） (a) 放大器电路 (b) 输入端简化等效电路 思考书本图a是否正确 ② 电荷放大器 为改善压电传感器的低频特性，常采用电荷放大器。电荷放大器由一个反馈电容Cf和高增益运算放大器构成，电荷放大器等效电路，记 ∵ k值极大， 电荷放大器的特点 四通道电荷放大器 输出与电缆电容无关 电荷放大器的输出电压只取决于输入电荷和反馈电容，且与 q 成正比，与电缆电容无关，因此可以采用长电缆进行远距离测量，并且电缆电容变化也不影响灵敏度，这是电荷放大器的最大特点。 成本高 1、本训练所需设备 压电传感器、振动源、压电传感器实验模块、移相检波低通实验模块、示波器 技能训练：压电传感器在振动检测中的应用 2.压电传感器测量振动的工作原理 压电式传感器由惯性质量块和压电陶瓷片等组成（观察实验用压电式加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷产生正比于运动加速度的表面电荷。 （1）将压电传感器放置在振动源上 3.训练步骤 （2）按压电传感器测量振动的电路图接线 实物的接线 （3）将振荡器的“低频输出”接到三源板的“低频输入”，并按下图30-1接线，合上主控台电源开关，调节低频调幅到最大、低频调频到适当位置，使振动梁的振幅逐渐增大。 （4）将压电传感器的输出端接到压电传感器模块的输入端Ui1，Uo1接Ui2，Uo2接移相检波低通模块低通滤波器输入Ui，输出Uo接示波器，观察压电传感器的输出波形Uo。 振动频率(Hz) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 20 22 24 26 30 输出电压Vp-p(V) 请查阅相关的资料，找到压电传感器测量物体的加速度的应用实例，并分析其结构和工作原理。? 拓展与训练 * ww1,曲线如图 * 电荷放大器由电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、末级功放、电源几部分组成。 在日常生活中，有时会出现共振现象，比如乐器的音响共振、电路的共振、机械共振等。在一般情况下机械共振是有害的，会引起机械和结构很大的变形和动应力，甚至造成破坏性事故，利用压电传感器测量机械设备的共振频率，可以在设计时采取措施避免共振发生。 一 认识压电式传感器 二 掌握压电式传感器的工作原理 三 掌握压电传感器的调试方法 压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 一、压电效应 正压电效应 　　是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。 逆压电效应 　　是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种状态，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 压电传感器中的压电元件材料一般有三类： 压电晶体（如石英晶体）； 经过极化处理的压电陶瓷； 高分子压电材料。（如聚偏氟乙烯） 二、压电材料及特性 1、石英晶体 石英晶体是最常用的压电晶体之一。 它理想的几何形状为正六面体晶柱。 x y z 石英晶体 人造石英晶体 在晶体学中可用三根互相垂直的晶轴表示，其中纵向轴Z称为光轴；经过正六面体棱线且垂直于光轴的x轴称为电轴；与x轴和z轴同时垂直的y轴称为机械轴。 石英晶体的三个晶轴 光学轴（基准轴，Z轴）：光沿该方向通过没有双折射现象，该方向没有压电效应，光学方法确定。 机械轴（Y轴）：垂直x、z面，在电场作用下，该轴方向的机械变形最明显， 电轴（X轴）：经过晶体棱线，垂直于该轴的表面上压电效应最强。 从晶体上沿轴线切下的薄片称为“晶体切片”。垂直于电轴Ｘ切割的石英片，在与Ｘ轴垂直的两面覆以金属。