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項目六:輪胎壓力監(jiān)測儀,職業(yè)能力目標(biāo)要求: 1,掌握壓電傳感器結(jié)構(gòu)原理; 2,掌握壓力測量的主要方法; 3,能進(jìn)行壓力測量電路的設(shè)計; 4,學(xué)會壓力測量電路的調(diào)試。,機(jī)電工程分院,,一、 壓電效應(yīng) 某些晶體,在一定方向受到外力作用時,內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象,相應(yīng)地在晶體的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷;當(dāng)外力作用除去時,又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時,電荷的極性也隨著改變,這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)很多,如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體等。,機(jī)電工程分院,,1、石英晶體的壓電效應(yīng) 石英晶體是一種應(yīng)用廣泛的壓電晶體。,機(jī)電工程分院,,縱向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷為 qxxdxxFx,橫向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷為 根據(jù)石英晶體的對稱條件dXY=dXX,所以,機(jī)電工程分院,,石英晶體的每一個晶體單元中,有三個硅離子和六個氧離子,正負(fù)離子分布在正六邊形的頂角上,如下圖所示。當(dāng)作用力為零時,正負(fù)電荷相互平衡,所以外部沒有帶電現(xiàn)象,而受力后破壞了平衡,就帶電了。,機(jī)電工程分院,,2,壓電材料 壓電材料一般應(yīng)考慮以下主要特性: 1) 具有較大的壓電常數(shù)。 2) 壓電元件的機(jī)械強(qiáng)度高、剛度大并具有較高的固有振動頻率。 3) 具有高的電阻率和較大的介電常數(shù)。 4) 具有較高的居里點。居里點高可以得到較寬的工作溫度范圍。 5) 壓電特性不隨時間蛻變,有較好的時間穩(wěn)定性。,機(jī)電工程分院,,二、結(jié)構(gòu)型式 在壓電式傳感器中,常用兩片或多片組合在一起使用。由于壓電材料是有極性的,因此接法也有兩種,如下圖所示。圖a為并聯(lián)接法,圖中b為串聯(lián)接法,,a) b),機(jī)電工程分院,,三、壓力監(jiān)測電路的設(shè)計與制作 1、原理電路圖,機(jī)電工程分院,,車內(nèi)胎被銳物扎破漏氣部位的氣流聲被傳聲器BM接收,轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)電容C2耦合到晶體三極管VT放大,再經(jīng)耦合電容C3、C4并由電位器RP選擇音量后,由SL31集成功率放大器充分放大,由耳機(jī)BE放音。選用SL31(或LA4101)低電壓集成功率放大電路,其使用電壓可在24.5V間選擇,現(xiàn)用3V工作電源。,機(jī)電工程分院,,2、制作與調(diào)試 印制板參考尺寸為65mm55mm,可自制。電路板可安裝在小盒內(nèi),傳聲器BM由屏蔽傳聲器線單獨引出,線長1.2m。 在印制電路板非銅箔面裝上電池夾。SL31集成功率放大器焊在銅箔面。元器件全部焊裝后,裝上兩節(jié)電池,旋動電位器RP的撥盤,閉合電源開關(guān),把電位器旋到約13位置處,耳機(jī)BE中有極輕微的“沙沙”聲。,機(jī)電工程分院,,如有“撲撲”聲出現(xiàn),說明有自激現(xiàn)象,可調(diào)節(jié)電阻R5,減小SL31集成功率放大器的增益,試試能否消除。 調(diào)節(jié)電阻R2,使晶體三極管VT的工作電流Ic值在23mA。再調(diào)節(jié)電阻R1,使駐極體傳聲器BM工作狀態(tài)較佳。 調(diào)試時耳機(jī)BE不必戴在頭上,以免突發(fā)巨大的聲響震傷調(diào)試者的耳膜。,機(jī)電工程分院,,四、壓電傳感器的應(yīng)用 1. YD型壓電式加速度傳感器 它的主要優(yōu)點是;靈敏度高、體積小、重量輕、測量頻率上限較高、動態(tài)范圍大。但易受外界干擾,在測試前需進(jìn)行各種校驗。,機(jī)電工程分院,,2. 6100系列壓電加速度計 壓電加速度計是以壓電晶體做敏感件。體積小、重量輕、輸出信號大,固有頻率高,可用于測量振動、沖擊等信號。其外形見下圖。,機(jī)電工程分院,,3. HZ-9508型測振表 HZ-9508型測振表是用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動測量、簡易故障診斷的一種便攜式數(shù)字顯示測振表,用YD型壓電式加速度傳感器作為表頭。它除了可測量一般機(jī)械振動產(chǎn)生的加速度
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