基于.壓電傳感器振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)調(diào)理電路

1、 PAGE24 / NUMPAGES24目 錄目錄1摘 要2一、方案設(shè)計(jì)31.1.選擇的傳感器類(lèi)型31.2.對(duì)傳感器的分析51.3.系統(tǒng)方案6二、理論分析72.1.壓電效應(yīng)82.2.壓電晶片與其等效電路82.3.壓電式加速度傳感器102.4.壓電式加速度傳感器和放大器等效電路10三、電路設(shè)計(jì)：電路原理圖與各部分分析123.1.電荷放大器電路部分123.2.低通濾波器電路部分13四、實(shí)驗(yàn)134.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?34.2.實(shí)驗(yàn)步驟13五、數(shù)據(jù)分析18六、誤差分析19七、總結(jié)20參考文獻(xiàn)21AbstractThis design uses testing laboratories CSY-3000 s

2、ensor and detection technology test-bed measurement of piezoelectric vibration sensor and signal conditioning circuitry, and finally through the dual trace oscilloscope to observe waveform analysis of the vibration of the vibration source.Hardware circuit by the piezoelectric sensors charge amplifie

3、rs experimental template, the main chassis of the DC power supply and low-frequency oscillator, piezoelectric sensors, vibration source, low-pass filter and dual trace oscilloscope composition.Has been made in various parts of the hardware module, the module requires only a simple connection between

4、 can be done, simple operation, the external environment impact on the internal circuit is small; with dual trace oscilloscope to facilitate observation of the waveform, the measurement becomes more simple and intuitive.摘 要本設(shè)計(jì)采用檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的CSY-3000型傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究壓電傳感器振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)調(diào)理電路，最后通過(guò)雙蹤示波器觀測(cè)波形來(lái)分析振動(dòng)源的振動(dòng)情況。系統(tǒng)

5、硬件電路由壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系碾姾煞糯笃鳎鳈C(jī)箱上的直流穩(wěn)壓電源和低頻振蕩器，壓電傳感器，振動(dòng)源，低通濾波器以與雙蹤示波器構(gòu)成。各個(gè)部分的硬件已做成模塊，模塊之間只需要簡(jiǎn)單的連線就可以完成，操作簡(jiǎn)單，外界環(huán)境對(duì)部電路的影響小；用雙蹤示波器觀察波形方便，使測(cè)量變?yōu)楦雍?jiǎn)單直觀。AbstractThis design uses testing laboratories CSY-3000 sensor and detection technology test-bed measurement of piezoelectric vibration sensor and signal conditio

6、ning circuitry, and finally through the dual trace oscilloscope to observe waveform analysis of the vibration of the vibration source.Hardware circuit by the piezoelectric sensors charge amplifiers experimental template, the main chassis of the DC power supply and low-frequency oscillator, piezoelec

7、tric sensors, vibration source, low-pass filter and dual trace oscilloscope composition.Has been made in various parts of the hardware module, the module requires only a simple connection between can be done, simple operation, the external environment impact on the internal circuit is small; with du

8、al trace oscilloscope to facilitate observation of the waveform, the measurement becomes more simple and intuitive.一、方案設(shè)計(jì)1.1.選擇的傳感器類(lèi)型工程振動(dòng)量值的物理參數(shù)常用位移、速度和加速度來(lái)表示。由于在通常的頻率圍振動(dòng)位移幅值量很小，且位移、速度和加速度之間都可互相轉(zhuǎn)換，所以在實(shí)際使用中振動(dòng)量的大小一般用加速度的值來(lái)度量。常用單位為：米/秒2 (m/s2)，或重力加速度(g)。描述振動(dòng)信號(hào)的另一重要參數(shù)是信號(hào)的頻率。絕大多數(shù)的工程振動(dòng)信號(hào)均可分解成一系列特定頻率和幅值的正弦

9、信號(hào)，因此，對(duì)某一振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，實(shí)際上是對(duì)組成該振動(dòng)信號(hào)的正弦頻率分量的測(cè)量。對(duì)傳感器主要性能指標(biāo)的考核也是根據(jù)傳感器在其規(guī)定的頻率圍測(cè)量幅值精度的高低來(lái)評(píng)定。最常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器按各自的工作原理可分為：壓電式、壓阻式、電容式、電感式以與光電式等。下面簡(jiǎn)單介紹壓電式、壓阻式、電容式原理和特點(diǎn)。1.1.1.壓電式壓電式傳感器是利用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)原理。敏感芯體質(zhì)量受振動(dòng)加速度作用后產(chǎn)生一個(gè)與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號(hào)。壓電式加速度傳感器具有動(dòng)態(tài)圍大、頻率圍寬、堅(jiān)固耐用、受外界干擾小以與壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號(hào)不需要任何外界電源等特點(diǎn)，是被最為廣泛

10、使用的振動(dòng)測(cè)量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，商業(yè)化使用歷史也很長(zhǎng)，但因其性能指標(biāo)與材料特性、設(shè)計(jì)和加工工藝密切相關(guān)，因此在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的同類(lèi)傳感器性能的實(shí)際參數(shù)以與其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點(diǎn)是壓電式加速度傳感器不能測(cè)量零頻率的信號(hào)。1.1.2.壓阻式應(yīng)變壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導(dǎo)體材料制成電阻測(cè)量電橋，其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)模型仍然是彈簧質(zhì)量系統(tǒng)?，F(xiàn)代微加工制造技術(shù)的發(fā)展使壓阻形式敏感芯體的設(shè)計(jì)具有很大的靈活性以適合各種不同的測(cè)量要求。在靈敏度和量程方面，從低靈敏度高量程的沖擊測(cè)量，到直流高靈敏度的低頻測(cè)量都有壓阻形式的加速度傳感器。同時(shí)壓阻式加速度傳感

11、器測(cè)量頻率圍也可從直流信號(hào)到具有剛度高，測(cè)量頻率圍到幾十千赫茲的高頻測(cè)量。超小型化的設(shè)計(jì)也是壓阻式傳感器的一個(gè)亮點(diǎn)。需要指出的是盡管壓阻敏感芯體的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有很大靈活性，但對(duì)某個(gè)特定設(shè)計(jì)的壓阻式芯體而言其使用圍一般要小于壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點(diǎn)是受溫度的影響較大，實(shí)用的傳感器一般都需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。在價(jià)格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價(jià)具有很大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，但對(duì)特殊使用的敏感芯體制造成本將遠(yuǎn)高于壓電型加速度傳感器。1.1.3.電容式電容型加速度傳感器的結(jié)構(gòu)形式一般也采用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。當(dāng)質(zhì)量受加速度作用運(yùn)動(dòng)而改變質(zhì)量塊與固定電極之間的間隙進(jìn)而使電容值變化。電容式加速度計(jì)與

12、其它類(lèi)型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，尤其是受溫度的影響比較??；但不足之處表現(xiàn)在信號(hào)的輸入與輸出為非線性，量程有限，受電纜的電容影響，以與電容傳感器本身是高阻抗信號(hào)源，因此電容傳感器的輸出信號(hào)往往需通過(guò)后繼電路給于改善。在實(shí)際應(yīng)用中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測(cè)量，其通用性不如壓電式加速度傳感器，且成本也比壓電式加速度傳感器高得多。綜合資源的考慮以與上面所述壓電式傳感器因?yàn)榫哂袦y(cè)量頻率圍寬、量程大、體積小、重量輕、對(duì)被測(cè)件的影響小以與安裝使用方便，所以我們選擇了壓電傳感器。1.2.對(duì)傳感器的分析壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的壓電效應(yīng)制成的傳感器。所謂

13、壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變（包括彎曲和伸縮形變）時(shí)，由于部電荷的極化現(xiàn)象，會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。壓電材料 它可分為壓電單晶、壓電多晶和有機(jī)壓電材料。壓電式傳感器中用得最多的是屬于壓電多晶的各類(lèi)壓電瓷和壓電單晶中的石英晶體。其他壓電單晶還有適用于高溫輻射環(huán)境的鈮酸鋰以與鉭酸鋰、鎵酸鋰、鍺酸鉍等。壓電傳感器只能應(yīng)用于動(dòng)態(tài)測(cè)量，由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無(wú)泄漏的情況下才能保存，即需要測(cè)量回路具有無(wú)限大的輸入阻抗，這實(shí)際上是不可能的，因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量。 壓電元件在交變力的作用下，電荷可以不斷補(bǔ)充，可以供給測(cè)量回路以一定的電流，故只適用于動(dòng)

14、態(tài)測(cè)量（一般必須高于100Hz，但在50kHz以上時(shí)，靈敏度下降）。1.3.系統(tǒng)方案在工程振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域中，測(cè)試手段與方法多種多樣，但是按各種參數(shù)的測(cè)量方法與測(cè)量過(guò)程的物理性質(zhì)來(lái)分，可以分成三類(lèi)。1.3.1.機(jī)械式測(cè)量方法將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)，再經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)放大后，進(jìn)行測(cè)量、記錄，常用的儀器有杠桿式測(cè)振儀和蓋格爾測(cè)振儀，它能測(cè)量的頻率較低，精度也較差。但在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)較為簡(jiǎn)單方便。1.3.2.光學(xué)式測(cè)量方法將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后顯示和記錄。如讀數(shù)顯微鏡和激光測(cè)振儀等。1.3.3.電測(cè)方法將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。電測(cè)法的要點(diǎn)在于先將

15、機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量（電動(dòng)勢(shì)、電荷、與其它電量），然后再對(duì)電量進(jìn)行測(cè)量，從而得到所要測(cè)量的機(jī)械量。這是目前應(yīng)用得最廣泛的測(cè)量方法。上述三種測(cè)量方法的物理性質(zhì)雖然各不一樣，但是，組成的測(cè)量系統(tǒng)基本一樣，它們都包含拾振、測(cè)量放大線路和顯示記錄三個(gè)環(huán)節(jié)。1.拾振環(huán)節(jié)。把被測(cè)的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的、光學(xué)的或電的信號(hào)，完成這項(xiàng)轉(zhuǎn)換工作的器件叫傳感器。2.測(cè)量線路。測(cè)量線路的種類(lèi)甚多，它們都是針對(duì)各種傳感器的變換原理而設(shè)計(jì)的。比如，專(zhuān)配壓電式傳感器的測(cè)量線路有電壓放大器、電荷放大器等；此外，還有積分線路、微分線路、濾波線路、歸一化裝置等等。3.信號(hào)分析與顯示、記錄環(huán)節(jié)。從測(cè)量線路輸出的電壓信號(hào)，可按測(cè)量

16、的要求輸入給信號(hào)分析儀或輸送給顯示儀器（如電子電壓表、示波器、相位計(jì)等）、記錄設(shè)備（如光線示波器、磁帶記錄儀、XY 記錄儀等）等。也可在必要時(shí)記錄在磁帶上，然后再輸入到信號(hào)分析儀進(jìn)行各種分析處理，從而得到最終結(jié)果。綜上資料所述，我們得出下面系統(tǒng)方案；由一個(gè)機(jī)械震動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)源帶動(dòng)壓電加速度傳感器振動(dòng)，壓電加速度傳感器受震動(dòng)后輸出的電荷會(huì)變化，但輸出電荷變化太小，于是接入電荷放大器放大再通過(guò)低通濾波器進(jìn)行濾波后接入雙蹤示波器進(jìn)行觀測(cè)。二、理論分析壓電式傳感器是一個(gè)典型的發(fā)電型傳感器，其傳感元件是壓電材料，它以壓電材料的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換機(jī)理實(shí)現(xiàn)力到電量的轉(zhuǎn)換。壓電式傳感器可以對(duì)各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊和

17、振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，在聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、導(dǎo)航方面都得到廣泛的應(yīng)用。2.1、壓電效應(yīng)具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料，常見(jiàn)的壓電材料有兩類(lèi)壓電單晶體，如石英、酒石酸鉀鈉等；人工多晶體壓電瓷，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。壓電材料受到外力作用時(shí)，在發(fā)生變形的同時(shí)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，它表面會(huì)產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回復(fù)到原不帶電狀態(tài)，當(dāng)作用力的方向改變后電荷的極性也隨之改變，如圖1 (a) 、(b) 、(c)所示。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。(a) (b) (c)圖1 壓電效應(yīng)2.2、壓電晶片與其等效電路多晶體壓電瓷的靈敏度比壓電單晶體要高很多，壓電傳感器的壓電元件是在兩個(gè)工作面上蒸鍍有金屬膜的壓電晶片，金屬

18、膜構(gòu)成兩個(gè)電極，如圖2(a)所示。當(dāng)壓電晶片受到力的作用時(shí)，便有電荷聚集在兩極上，一面為正電荷，一面為等量的負(fù)電荷。這種情況和電容器十分相似，所不同的是晶片表面上的電荷會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸漏掉，因?yàn)閴弘娋牧系慕^緣電阻(也稱漏電阻)雖然很大，但畢竟不是無(wú)窮大，從信號(hào)變換角度來(lái)看，壓電元件相當(dāng)于一個(gè)電荷發(fā)生器。從結(jié)構(gòu)上看，它又是一個(gè)電容器。因此通常將壓電元件等效為一個(gè)電荷源與電容相并聯(lián)的電路如圖2(b)所示。其中ea=Q/Ca。式中，ea為壓電晶片受力后所呈現(xiàn)的電壓，也稱為極板上的開(kāi)路電壓；Q為壓電晶片表面上的電荷；Ca為壓電晶片的電容。實(shí)際的壓電傳感器中，往往用兩片或兩片以上的壓電晶片進(jìn)行并

19、聯(lián)或串聯(lián)。壓電晶片并聯(lián)時(shí)如圖2(c)所示，兩晶片正極集中在中間極板上，負(fù)電極在兩側(cè)的電極上，因而電容量大，輸出電荷量大，時(shí)間常數(shù)大，宜于測(cè)量緩變信號(hào)并以電荷量作為輸出。(a) 壓電晶片 (b) 等效電荷源(c) 并聯(lián) (d) 壓電式加速度傳感器圖2壓電晶片與等效電路壓電傳感器的輸出，理論上應(yīng)當(dāng)是壓電晶片表面上的電荷Q。根據(jù)圖2(b)可知測(cè)試中也可取等效電容Ca上的電壓值，作為壓電傳感器的輸出。因此，壓電式傳感器就有電荷和電壓兩種輸出形式。2.3、壓電式加速度傳感器圖2(d) 是壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖中，M是慣性質(zhì)量塊，K是壓電晶片。壓電式加速度傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)慣性力傳感器。在壓電晶片

20、K上，放有質(zhì)量塊M。當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí)，作用在壓電晶體上的力FMa。當(dāng)質(zhì)量M一定時(shí)，壓電晶體上產(chǎn)生的電荷與加速度a成正比。2.4、壓電式加速度傳感器和放大器等效電路壓電傳感器的輸出信號(hào)很弱小，必須進(jìn)行放大，壓電傳感器所配接的放大器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是帶電阻反饋的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(即傳感器的輸出電壓)成正比；另一種是帶電容反饋的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷量成正比。電壓放大器測(cè)量系統(tǒng)的輸出電壓對(duì)電纜電容Cc敏感。當(dāng)電纜長(zhǎng)度變化時(shí)，Cc就變化，使得放大器輸入電壓ei變化，系統(tǒng)的電壓靈敏度也將發(fā)生變化，這就增加了測(cè)量的困難。電荷放大器則克服了上述電壓放大器的缺點(diǎn)。它是

21、一個(gè)高增益帶電容反饋的運(yùn)算放大器。當(dāng)略圖3傳感器-電纜-電荷放大器系統(tǒng)的等效電路圖去傳感器的漏電阻Ra和電荷放大器的輸入電阻Ri影響時(shí)，有Q=ei(Ca+Cc+Ci)+(ei-ey)Cf（1）。式中，ei為放大器輸入端電壓；ey為放大器輸出端電壓ey=-Kei；K為電荷放大器開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)；Cf為電荷放大器反饋電容。將ey=-Kei代入式(1)，可得到放大器輸出端電壓ey與傳感器電荷Q的關(guān)系式：設(shè)C=Ca+Cc+Ciey=-KQ/(C+Cf)+KCf .（2）當(dāng)放大器的開(kāi)環(huán)增益足夠大時(shí)，則有KCfC+Cf （2）簡(jiǎn)化為ey=-Q/Cf （3）式（3）表明，在一定條件下，電荷放大器的輸出電壓與傳感

22、器的電荷量成正比，而與電纜的分布電容無(wú)關(guān)，輸出靈敏度取決于反饋電容。所以，電荷放大器的靈敏度調(diào)節(jié)，都是采用切換運(yùn)算放大器反饋電容的辦法。采用電荷放大器時(shí)，即使連接電纜長(zhǎng)度達(dá)百米以上，其靈敏度也無(wú)明顯變化，這是電荷放大器的主要優(yōu)點(diǎn)。三、電路設(shè)計(jì)：電路原理圖與各部分分析整個(gè)系統(tǒng)的電路原理框圖如下圖圖4所示。接下來(lái)我們具體分析一下電荷放大器和低通濾波器電路。圖4壓電加速度傳感器測(cè)振動(dòng)原理框圖3.1電荷放大器電路部分壓電傳感器的輸出信號(hào)很弱小，必須進(jìn)行放大，電荷放大器由電荷變換級(jí)、適調(diào)級(jí)、低通濾波器、高通濾波器、末級(jí)功放、電源幾部分組成。具體電路原理圖如下圖5所示。圖5 電荷放大器原理圖3.2.低通濾

23、波器電路部分壓電加速度傳感器是一個(gè)弱阻尼的振動(dòng)系統(tǒng),因此它的幅頻特性的高頻段有一個(gè)很高的共振峰,此峰值嚴(yán)重地引起了高頻噪聲,并對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生失真和干擾。為此,需在放大器中采用低通濾波器,以補(bǔ)償傳感器引起的高頻幅頻特性.另外,在某些振動(dòng)測(cè)試中,電荷放大器的通頻帶有時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際的需要,而無(wú)用的高頻帶的存在對(duì)低頻測(cè)試只會(huì)帶來(lái)壞的影響,所以在系統(tǒng)中就非常有必要采用低通濾波器,他只能讓低頻交流分量通過(guò),使無(wú)用的高頻分量受到較大的衰減.濾波器種類(lèi)很多,有LC的,也有RC的,又分為有源和無(wú)源的.無(wú)源的RC低通濾波器具有線路簡(jiǎn)單,抗干擾性強(qiáng),有較好的低頻圍工作性能等優(yōu)點(diǎn),并且體積較小,成本較低,所以在系統(tǒng)中

24、被廣泛采用.但是,由于他的阻抗頻率特性沒(méi)有隨頻率而極具改編的諧振性能,故選擇欠佳,為了克服這個(gè)缺點(diǎn),在RC網(wǎng)絡(luò)上加上運(yùn)算放大器等有源元件,組成有源RC低通濾波器.有源RC低通濾波器在通帶不僅可以沒(méi)有衰減,還可以有一定的增益.因?yàn)槲覀儨y(cè)量的信號(hào)頻率不是很高,所以我們采用的是二階RC有源濾波器,其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單,易調(diào)節(jié)。四、實(shí)驗(yàn)4.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈮弘妭鞲衅鞯脑砗蜏y(cè)量振動(dòng)的方法。4.2.實(shí)驗(yàn)步驟4.2.1、按圖6所示將壓電傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)面上(與振動(dòng)臺(tái)面中心的磁鋼吸合)，振動(dòng)源的低頻輸入接主機(jī)箱中的低頻振蕩器，其它連線按圖示意接線。具體連接實(shí)物圖如圖7所示。圖6 壓電傳感器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖

25、圖7 連接實(shí)物圖4.2.2、將主機(jī)箱上的低頻振蕩器幅度旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底（低頻輸出幅度為零），調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率在68Hz左右。檢查接線無(wú)誤后合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)。再調(diào)節(jié)低頻振蕩器的幅度使振動(dòng)臺(tái)明顯振動(dòng)(如振動(dòng)不明顯可調(diào)頻率)。具體連接實(shí)物圖如圖8所示。圖8 連接實(shí)物圖4.2.3、用示波器的兩個(gè)通道正確選擇雙蹤示波器的“觸發(fā)”方式與其它(TIME/DIV ：在50mS20mS圍選擇；VOLTS/DIV：0.5V50mV圍選擇)設(shè)置同時(shí)觀察低通濾波器輸入端和輸出端波形，實(shí)物圖如圖9、圖10所示；在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)臺(tái)同時(shí)觀察輸出波形變化，實(shí)物圖如圖11所示。圖9 正確選擇雙蹤示波器的實(shí)

26、物圖1圖10 正確選擇雙蹤示波器的實(shí)物圖2圖11 敲擊振動(dòng)臺(tái)時(shí)波形顯示圖4.2.4、改變低頻振蕩器的頻率(調(diào)節(jié)主機(jī)箱低頻振蕩器的頻率)，觀察輸出波形變化。圖12 低頻振蕩器的頻率為5Hz時(shí)示波器波形圖圖13 低頻振蕩器的頻率為7Hz時(shí)示波器波形圖圖14 低頻振蕩器的頻率為8Hz時(shí)示波器波形圖4.2.5.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、數(shù)據(jù)分析5.1. 由測(cè)量的數(shù)據(jù)分析可知：通過(guò)低通濾波器和未通過(guò)低通濾波器的波形有明顯的不同，經(jīng)過(guò)低通濾波器的波形較好，便于測(cè)量。5.2.在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)臺(tái)時(shí)，輸出波形有明顯的增大幅值的變化。5.3. 改變低頻振蕩器的頻率，輸出波形的幅值隨頻率的增大幅值也隨

27、著增大。六、誤差分析6.1.運(yùn)算放大器本身一系列隨環(huán)境引起的變化帶來(lái)的誤差6.2.構(gòu)成低通濾波器器件變化產(chǎn)生的誤差6.3.連接電纜的固定產(chǎn)生的誤差連接的電纜雖然是低噪音電纜，但若固定不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生一些噪音，電纜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)會(huì)引起電纜電容和電荷的變化，主要是低頻噪音，所以在實(shí)驗(yàn)室時(shí)應(yīng)在傳感器近端，把電纜固定，使電纜在傳感器近端盡可能平直。6.4.接地點(diǎn)選擇的誤差當(dāng)電荷放大器與壓電加速度傳感器，記錄儀器組成測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，往往由于接地點(diǎn)選擇不當(dāng)，引入很大的干擾，嚴(yán)重時(shí)使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。其原因是各點(diǎn)地電位不相等，如果在不同接觸點(diǎn)與連接電纜間形成對(duì)地的回路電流，此電流就形成了一個(gè)干擾源。因此測(cè)量系統(tǒng)最好只有一個(gè)接地點(diǎn)。接地點(diǎn)位置的選擇往往需要用實(shí)測(cè)方法決定，但一般來(lái)說(shuō)最好選在記錄和讀出裝置上。七、總結(jié)傳感器作為我們的主要專(zhuān)業(yè)課之一，在這次課程設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的努力中對(duì)電路設(shè)計(jì)的興趣也在逐漸增加。 這次傳感器課程設(shè)計(jì)我們歷時(shí)一個(gè)星期,對(duì)我來(lái)說(shuō)學(xué)到的不僅是那些知識(shí)，更多的是團(tuán)隊(duì)和合作?，F(xiàn)在想來(lái)，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計(jì)有著它更深層的意義吧，