壓電傳感器的應(yīng)用完整版

1、2基于某些材料的壓電效應(yīng)，通過材料受力作用變形時，其表面基于某些材料的壓電效應(yīng)，通過材料受力作用變形時，其表面會有電荷產(chǎn)生而實現(xiàn)非電量測量會有電荷產(chǎn)生而實現(xiàn)非電量測量-(有源傳感器有源傳感器)被測信息被測信息敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路輸出信息輸出信息壓電元件壓電元件壓電元件壓電元件壓電傳感元件是壓電傳感元件是力敏感元件力敏感元件，所以它能測量最終能變換為力的物理量，所以它能測量最終能變換為力的物理量，如：力、壓力、加速度、機械沖擊和振動等。如：力、壓力、加速度、機械沖擊和振動等。壓電傳感器具有壓電傳感器具有響應(yīng)頻帶寬響應(yīng)頻帶寬、靈敏度高靈敏度高、信噪比大信噪比大、

2、結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單、工作可工作可靠靠、質(zhì)量輕質(zhì)量輕等優(yōu)點。等優(yōu)點。3（一）壓電式測力傳感器（一）壓電式測力傳感器 該傳感器用于機床該傳感器用于機床動態(tài)切削力動態(tài)切削力的測量。的測量。 當(dāng)外力作用時，它將產(chǎn)生當(dāng)外力作用時，它將產(chǎn)生彈性變形彈性變形，將力傳遞到石英晶片上。石英晶片采，將力傳遞到石英晶片上。石英晶片采用用xyxy切型，利用其縱向切型，利用其縱向壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)，實現(xiàn)，實現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換力電轉(zhuǎn)換。 壓電式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)類型很多壓電式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)類型很多, ,與壓電式加速度計相比的突出特點是：與壓電式加速度計相比的突出特點是：它必須通過彈性膜、盒等它必須通過彈性膜、盒等, ,把壓力收集、轉(zhuǎn)

3、換成力把壓力收集、轉(zhuǎn)換成力, ,再傳遞給壓電元件。再傳遞給壓電元件。qdFdPS上蓋上蓋石英晶片石英晶片電極引出電極引出電極電極基座基座絕緣套絕緣套壓電式單向測力傳感器的結(jié)構(gòu)圖壓電式單向測力傳感器的結(jié)構(gòu)圖絕緣套絕緣套4（二）壓電式加速度傳感器（二）壓電式加速度傳感器壓電陶瓷壓電陶瓷4 4和質(zhì)量塊和質(zhì)量塊2 2為環(huán)型，通過螺母為環(huán)型，通過螺母3 3對對質(zhì)量塊質(zhì)量塊2 2預(yù)先加載，使之壓緊在壓電陶瓷上，預(yù)先加載，使之壓緊在壓電陶瓷上，測量時傳感器基座測量時傳感器基座5 5與被測對象牢牢地緊固與被測對象牢牢地緊固在一起，輸出信號由電極在一起，輸出信號由電極1 1引出。引出。當(dāng)傳感器受到振動時，質(zhì)量塊

4、將感受與傳感當(dāng)傳感器受到振動時，質(zhì)量塊將感受與傳感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力：反的慣性力：該慣性力作用在壓電陶瓷片上產(chǎn)生電荷為：該慣性力作用在壓電陶瓷片上產(chǎn)生電荷為：maF dmadFq說明電荷量將直接反映加速度的大小。它的說明電荷量將直接反映加速度的大小。它的靈敏度靈敏度與壓電材料的與壓電材料的壓電系數(shù)壓電系數(shù)和和質(zhì)量塊的質(zhì)量塊的質(zhì)量質(zhì)量有關(guān)。有關(guān)。為了提高靈敏度，為了提高靈敏度，采用壓電系數(shù)大的壓電陶瓷片。也可以增加壓電片的數(shù)目采用壓電系數(shù)大的壓電陶瓷片。也可以增加壓電片的數(shù)目和采用合理的連接方法來提高傳感器的靈敏度。和采用合理的

5、連接方法來提高傳感器的靈敏度。 結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理:壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖電極電極螺母螺母壓電陶瓷壓電陶瓷質(zhì)量塊質(zhì)量塊基座基座5 （三）壓電式玻璃破碎報警器（三）壓電式玻璃破碎報警器 將高分子壓電測振薄膜粘貼在玻將高分子壓電測振薄膜粘貼在玻璃上，可以感受到玻璃破碎時會璃上，可以感受到玻璃破碎時會發(fā)出的振動，并將電壓信號傳送發(fā)出的振動，并將電壓信號傳送給集中報警系統(tǒng)。給集中報警系統(tǒng)。 6（四）壓電式流量計（四）壓電式流量計利用超聲波在利用超聲波在順流順流和和逆流逆流方向的傳播速度方向的傳播速度不同來進行測量。不同來進行測量。在管外設(shè)置兩個相隔一定距離的在管外設(shè)置兩個相隔一

6、定距離的收發(fā)兩用收發(fā)兩用壓電超聲換能器壓電超聲換能器，產(chǎn)生超聲波和接收超聲，產(chǎn)生超聲波和接收超聲波的換能器都是利用壓電元件構(gòu)成的，壓波的換能器都是利用壓電元件構(gòu)成的，壓電元件幾乎全采用鋯鈦酸鉛（電元件幾乎全采用鋯鈦酸鉛（PZT）壓電）壓電陶瓷。陶瓷。每隔一定時間發(fā)射和接收互換一次，在順流和逆流的情況下，每隔一定時間發(fā)射和接收互換一次，在順流和逆流的情況下，發(fā)射和接收的相位差與發(fā)射和接收的相位差與流速成正比流速成正比，利用這個關(guān)系，可精確測定流速。流速與管道截面積的乘積等于流量。，利用這個關(guān)系，可精確測定流速。流速與管道截面積的乘積等于流量。發(fā)射超聲波利用逆壓電效應(yīng)發(fā)射超聲波利用逆壓電效應(yīng)，即在壓電材料切片上施加交變電壓，使它產(chǎn)生電致伸，即在壓電材料切片上施加交變電壓，使它產(chǎn)生電致伸縮振動而產(chǎn)生超聲波。當(dāng)外加交變電壓的頻率等于晶片的固有頻率時產(chǎn)生共振，這縮振動而產(chǎn)生超聲波。當(dāng)外加交變電壓的頻率等于晶片的固有頻率時產(chǎn)生共振，這時產(chǎn)生的超聲波最強。時產(chǎn)生的超聲波最強。接收超聲波利用正壓電效應(yīng)接收超聲波利用正壓電效應(yīng)，當(dāng)超聲波作用到壓電晶片上時，使晶片伸縮，在晶片，當(dāng)超聲波作用到壓電晶片上時，使晶片伸縮，在晶片的兩個界面上產(chǎn)生交變電荷這種電荷被轉(zhuǎn)換成電壓經(jīng)放大后送到測量電路。的兩個界面上產(chǎn)生交變電荷這種電荷被轉(zhuǎn)換成電壓經(jīng)放大后送到測量電路。7 （五）煤氣灶電子點火裝置（五）煤氣灶電子點