力与压力测量传感器.pptVIP

量程：压电式压力传感器的量程是指在给定精度内，传感器所测物理量的上、下限。压电传感器的精度与量程是相互关联的，即同一传感器，所规定的测试精度不同，其量程范围也是不同的。灵敏度：压电式压力传感器的灵敏度定义为输出量与被测物理量的比值，即绝缘电阻：如果传感器没有足够高的绝缘电阻，压电转换元件产生的电荷将通过它迅速泄露，给测量带来误差。通常要求压电传感器绝缘电阻不低于1010Ω谐振频率：按输入方式不同，传感器的振动可以是受迫振动或衰减振动。在受迫振动时，当被测信号频率与传感器固有频率相同时，传感器则发生共振。衰减振动时，传感器的有阻尼谐振频率为：式中，k为组合刚度；m为质量；c为阻尼系数。压电传感器主要技术指标非线性：压电式压力传感器的输出特性曲线一般为上翘、下翘甚至S型。1滞后（迟滞）：由于石英晶体本身滞后极小，所以优质压电式传感器滞后极小。滞后严重的传感器不能用于动态参数测量。2用压电式测力传感器测量激振力图3-23测力传感器测量振动台激振力测试系统图3-24发电厂设备振动监测示意图图3-24为电厂设备振动监测示意图。监测用压电加速度传感器多选用XYZ三向传感器，可测量一点空间各方向上的振动。一台3×105kW的汽轮发电机组的监测点至少需要30多个。大型发电机组的振动监测电桥测量电路电阻式压力传感器将压力转换成电阻的相对变化ΔR/R，为了便于进行测量，还必须经过测量电路将这种电阻的变化进一步转换成电压或电流信号。电阻式压力传感器常用的测量电路是电桥。电桥测量电路具有测量精度高、灵敏度高、测量范围宽、电路简单以及易于实现温度补偿等优点，因此在电阻式传感器的测量电路中得到了普遍应用。电阻式压力传感器的驱动及测量电路单臂工作电桥右图为电桥电路，U为桥路供电电源电压，U0为电桥输出电压。其输出电压表达式为右图基本电桥电路在实际使用中，根据敏感元件的数量和桥臂电阻的阻值情况，经常将电桥分为以下几种工作形式。等臂电桥030201等臂电桥是指在初始状态时，电桥四臂的电阻均相等，即R10=R20=R30=R40=R。当R1为工作臂时，其增量为ΔR1=ΔR，则输出电压为式中，ε=ΔR/R，为敏感元件电阻的相对变化量。如果，ε＜＜1，则输出电压为第一对称电桥所谓第一对称电桥是指电桥初始状态时，R10=R40=R，R20=R30=R′。当R1为工作臂时，其增量为ΔR1=ΔR，则输出电压为同样，如果ε＜＜1，则输出电压为：所谓第二对称电桥是指电桥初始状态时，R10=R20=R，R30=R40=R′。当R1为工作臂时，其增量为ΔR1=ΔR，则输出电压为：第二对称电桥01由以上对单臂电桥的分析得出两点结论：第一，当桥臂电阻发生相同变化时，等臂电桥与第一类对称电桥的输出电压相同，且比第二类对称电桥输出电压大，即第一类对称电桥灵敏度比第二类对称电桥灵敏度高。第二，就是单臂工作电桥输出电压与电阻的相对变化是非线性关系，只有当ε＜＜1时，才近似为线性关系。如果ε＜＜1，则输出电压为02煤矿快速定量自动装车系统3.胶带张力测试图3-17带式输送机的胶带张力测试装置图3-18压力滚筒受力示意图3.2压电式传感器压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应原理工作的，是一种典型的有源传感器。压电效应是材料受到应力作用时所产生的电极化现象，是一种可逆效应，因此，当在材料两侧之间施加电压时，材料便产生应变。由于压电式转换元件具有体积小、重量轻、结构简单、固有频率高、工作可靠以及信噪比高等特点，因此，它成为一种典型的力敏元件，被广泛地应用于压力、加速度、机械冲击和振动等诸多物理量的测量中。3.2.1压电效应与压电传感器压电效应01某些电介质物体在某方向受压力或拉力作用产生形变时，表面会产生电荷，外力撤销后，又回到不带电状态，这种现象称为压电效应。01当作用力方向改变时，电荷极性随之改变，把这种机械能转化为电能的现象，称为“正压电效应”，反之，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质会产生几何变形，这种现象称为“逆压电效应”。01图3-19压电元件组合接法压电传感器压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电元件上时，传感器就有电荷(或电压)输出。尽管金属电阻应变式传感器具有性能稳定、精度较高等优点，但却存在一大弱点，就是灵敏系数低。在20世纪50年代中期出现了半导体应变片制成的压阻式传感器，其灵敏系数比金属电阻式传感器高几十倍，而且具有体积小、分辨率高、工作频带宽、机械迟滞小、传感器与测量电路可实现一体化等优点。当单晶半导体