常用傳感器工作原理壓電式

1、關(guān)于常用傳感器工作原理壓電式第一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.6 壓電式傳感器基于某些材料的壓電效應(yīng)，通過材料受力作用變形時(shí)，其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)非電量測量-(有源傳感器)傳感元件具有壓電效應(yīng)被測信息敏感元件轉(zhuǎn)換元件信號調(diào)理電路輸出信息壓電元件壓電元件壓電傳感元件是力敏感元件，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(jī)械沖擊和振動(dòng)等。壓電傳感器具有響應(yīng)頻帶寬、靈敏度高、信噪比大、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。隨著與之配套的二次儀表以及低噪聲、小電容、高絕緣電阻電纜的出現(xiàn)，使壓電傳感器在工程力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、電聲學(xué)等許多技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。第二張，PP

2、T共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月21 壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)（順壓電效應(yīng)）：某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的一定表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性也隨著改變。逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）：當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場，這些電介質(zhì)就在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)外加電場撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。電能機(jī)械能正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)一般將具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)稱為壓電材料。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)很多，如天然石英晶體，人工制造的壓電陶瓷等。第三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3石英晶體是

3、應(yīng)用最廣的壓電晶體，有天然石英和人造石英。天然石英性能較人造石英更穩(wěn)定，其介電常數(shù)和壓電常數(shù)的穩(wěn)定性好（在幾百度范圍內(nèi)不變），機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性好，重復(fù)性好，線性范圍寬。ZXY(a)理想石英晶體的外形 (b)坐標(biāo)系ZYX 光軸（無壓電效應(yīng)） 電軸（縱向） 機(jī)械軸（橫向） 正壓電效應(yīng)最明顯 逆壓電效應(yīng)最明顯石英晶體在溫度低于573oC時(shí)，為 -石英，屬六角晶系；高于573oC時(shí)，為 -石英，屬三角晶系。實(shí)驗(yàn)證明， -石英的壓電效應(yīng)很明顯， -石英的壓電效應(yīng)可忽略。 -石英外形為六角形晶柱，兩端是六棱錐形狀，用三個(gè)互相垂直的軸來表示。壓電式傳感器主要是利用縱向壓電效應(yīng)。石英晶體的壓電效應(yīng)第四張，P

4、PT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4石英晶體是如何產(chǎn)生壓電效應(yīng)的？這主要與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。石英晶體的分子式是 ，每個(gè)晶體單元含有三個(gè)硅離子和六個(gè)氧離子。將它們在Z平面投影，并等效為正六邊形排列。(b)(a)XY硅氧離子的排列示意圖(a) 硅氧離子在Z平面上的投影（b）等效為正六邊形排列的投影+-YX+第五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5如圖，A、B兩個(gè)平面是在垂直X軸方向兩個(gè)平面上用真空鍍膜法或沉銀法得到的電鍍面。+-YX+AB+-YX+ABFxFx+-YX+ABFxFx第六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月6+(c)(d)FXFX(a)(b)XXFYFYXX+-YX+A

5、B第七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月7假設(shè)從石英晶體上沿Y軸切下一片晶體切片，如下圖，使它的晶面分別平行于X、Y、Z軸，如圖。并在垂直X軸方向兩面用真空鍍膜或沉銀法得到電極面。當(dāng)晶片受到沿X軸方向的應(yīng)力Fx作用時(shí)，晶片將在垂直X軸方向的兩個(gè)電極面積聚電荷，其大小為：ZYXha石英晶體切片b由此可知，縱向壓電效應(yīng)與面積A1大小無關(guān)，即與晶體的幾何尺寸無關(guān)。x軸方向受力的壓電系數(shù)第八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8若沿Y軸方向施加壓力Fy時(shí), 則在A面上出現(xiàn)正電荷，在B面上出現(xiàn)等量的負(fù)電荷，即仍在與電軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷，其大小為：此時(shí)產(chǎn)生的壓電效應(yīng)為橫向壓電效應(yīng)，所以橫

6、向壓電效應(yīng)與晶體的幾何尺寸有關(guān)。沿z軸方向施加力時(shí)，由于硅、氧離子是對稱平移，故在表面沒有電荷呈現(xiàn)，沒有壓電效應(yīng)。+-YX+ABZYXha石英晶體切片b的方向由所受力是壓力還是拉力決定。第九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月9壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷是人工制造的多晶體，它的壓電機(jī)理與石英的壓電機(jī)理不同，它具有類似鐵磁材料磁疇結(jié)構(gòu)的電疇結(jié)構(gòu)。電疇是分子自發(fā)形成的區(qū)域，這些區(qū)域會(huì)自發(fā)極化，從而存在一定的電場。在無外電場作用下，如圖（a） ，各個(gè)電疇在晶體上雜亂分布，它們的極化效應(yīng)被相互抵消，因此原始的壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為0。直流電場E剩余極化強(qiáng)度剩余伸長電場作用下的伸長(a)極化處理前(

7、b)極化處理中(c)極化處理后 在外電場的作用下，電疇的極化方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，趨向于按外電場的方向排列，從而使材料極化。如圖（b）。極化后，當(dāng)外電場去掉后，陶瓷內(nèi)部仍存在很強(qiáng)的剩余極化強(qiáng)度，如圖（c）第十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10通過上面的分析，在陶瓷片極化的兩端出現(xiàn)束縛電荷，一端為正，一端為負(fù)。如下圖。由于束縛電荷的作用，在陶瓷片的電極面上很快吸附了一層來自外界的自由電荷。這些自由電荷與陶瓷片內(nèi)的束縛電荷符號相反而數(shù)值相等，它起著屏蔽和抵消陶瓷片內(nèi)極化強(qiáng)度對外的作用。因此，陶瓷片對外不表現(xiàn)出極性。 自由電荷束縛電荷電極電極極化方向陶瓷片內(nèi)束縛電荷與電極上吸附的自由電荷示意圖第

8、十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月11在陶瓷片上加一個(gè)與極化方向平行的壓力F，如圖，陶瓷片將產(chǎn)生壓縮形變（圖中虛線），片內(nèi)的正、負(fù)束縛電荷之間的距離變小，極化強(qiáng)度也變小。因此，原來吸附在電極上的自由電荷，有一部分被釋放，而出現(xiàn)放電荷現(xiàn)象。當(dāng)壓力撤消后，陶瓷片恢復(fù)原狀(這是一個(gè)膨脹過程)，片內(nèi)的正、負(fù)電荷之間的距離變大，極化強(qiáng)度也變大，因此電極上又吸附一部分自由電荷而出現(xiàn)充電現(xiàn)象。這種由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?yīng)，或者由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象，就是正壓電效應(yīng)。 極化方向正壓電效應(yīng)示意圖（實(shí)線代表形變前的情況，虛線代表形變后的情況）F壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)中，充放電多少，與外力的大小成正比，即

9、：壓電系數(shù)注意，剛剛極化后的壓電陶瓷的特性是不穩(wěn)定的，經(jīng)過兩三個(gè)月以后，壓電常數(shù)才近似保持為一定常數(shù)，經(jīng)過兩年后，壓電常數(shù)又會(huì)下降，因此做成的傳感器要經(jīng)常校準(zhǔn)。第十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月12同樣，若在陶瓷片上加一個(gè)與極化方向相同的電場，如圖，由于電場的方向與極化強(qiáng)度的方向相同，所以電場的作用使極化強(qiáng)度增大。這時(shí)，陶瓷片內(nèi)的正負(fù)束縛電荷之間距離也增大，就是說，陶瓷片沿極化方向產(chǎn)生伸長形變（圖中虛線）。同理，如果外加電場的方向與極化方向相反，則陶瓷片沿極化方向產(chǎn)生縮短形變。這種由于電效應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械效應(yīng)或者由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象，就是逆壓電效應(yīng)。 極化方向電場方向逆壓電效應(yīng)

10、示意圖（實(shí)線代表形變前的情況，虛線代表形變后的情況）第十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月13陶瓷內(nèi)的極化電荷是束縛電荷，而不是自由電荷，這些束縛電荷不能自由移動(dòng)。所以在陶瓷中產(chǎn)生的放電或充電現(xiàn)象，是通過陶瓷內(nèi)部極化強(qiáng)度的變化，引起電極面上自由電荷的釋放或補(bǔ)充的結(jié)果。壓電陶瓷所以具有壓電效應(yīng)，是由于陶瓷內(nèi)部存在自發(fā)極化。這些自發(fā)極化經(jīng)過極化工序處理而被迫取向排列后，陶瓷內(nèi)即存在剩余極化強(qiáng)度。如果外界的作用（如壓力或電場的作用）能使此極化強(qiáng)度發(fā)生變化，陶瓷就出現(xiàn)壓電效應(yīng)。壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英的大得多，價(jià)格低廉，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。第十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1

11、42 壓電材料種類： 壓電晶體，如石英等； 壓電陶瓷，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛（PZT）等； 有機(jī)壓電薄膜，如聚偏二氟乙烯（PVdF）等。 （一） 石英晶體石英晶體是具有良好壓電特性的壓電晶體。其介電常數(shù)和壓電系數(shù)的溫度穩(wěn)定性相當(dāng)好，在常溫范圍內(nèi)幾乎不隨溫度變化。石英晶體的突出優(yōu)點(diǎn)是性能非常穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性能也相當(dāng)好。但石英材料價(jià)格昂貴，且壓電系數(shù)比壓電陶瓷低得多。因此一般僅用于標(biāo)準(zhǔn)儀器或要求較高的傳感器中。因?yàn)槭⑹且环N各向異性晶體，因此，按不同方向切割的晶片，其物理性質(zhì)（如彈性、壓電效應(yīng)、溫度特性等）相差很大。為了在設(shè)計(jì)石英傳感器時(shí)，根據(jù)不同使用要求正確地選擇石英片的切型。 第十五張，P

12、PT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月151. 鈦酸鋇壓電陶瓷BaTiO3鈦酸鋇是由碳酸鋇和二氧化鈦按1：1克分子比例混合后充分研磨成形，經(jīng)高溫13001400oC燒結(jié)，然后經(jīng)人工極化處理得到的壓電陶瓷。這種壓電陶瓷具有很高的介電常數(shù)和較大的壓電系數(shù)（約為石英晶體的50倍）。不足是居里溫度低（120oC），溫度穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。2. 鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT）鋯鈦酸鉛是由 PbTiO3 和 PbZrO3 組成的固溶體 Pb（Zr、 Ti）O3 。它與鈦酸鋇相比，壓電系數(shù)更大，居里溫度在300oC以上，各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)受溫度影響小，時(shí)間穩(wěn)定性好。此外，在鋯鈦酸中添加一種或兩種其他微量元素（

13、如鈮、銻、錫、錳、鎢等）還可以獲得不同性能的PZT材料。因此，PZT系列壓電陶瓷是目前壓電式傳感器中應(yīng)用最為廣泛的壓電材料。（二） 壓電陶瓷壓電陶瓷具有很高的壓電系數(shù)，因此在壓電式傳感器中應(yīng)用十分廣泛。第十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月16聚二氟乙烯（PVF2）是目前發(fā)現(xiàn)的壓電效應(yīng)較強(qiáng)的聚合物薄膜，這種合成高分子薄膜就其對稱性來看，不存在壓電效應(yīng)，但是它們具有“平面鋸齒”結(jié)構(gòu)，存在抵消不了的偶極子。經(jīng)延展和拉伸后可以使分子鏈軸成規(guī)則排列，并在與分子軸垂直方向上產(chǎn)生自發(fā)極化偶極子。當(dāng)在膜厚方向加直流高壓電場極化后，就可以成為具有壓電性能的高分子薄膜。這種薄膜有可撓性，并容易制成大面

14、積壓電元件。這種元件耐沖擊、不易破碎、穩(wěn)定性好、頻帶寬。為提高其壓電性能還可以摻入壓電陶瓷粉末，制成混合復(fù)合材料(PVF2PZT)。 （三）有機(jī)壓電薄膜第十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月173 壓電式傳感器及其等效電路當(dāng)壓電傳感器中的壓電晶體受到外力作用時(shí)，在兩個(gè)極面上積聚數(shù)量相等、極性相反的電荷形成了電場。因此，可把壓電傳感器看成一個(gè)視為兩極板上聚集異性電荷，中間為絕緣體的電容器。其電容量為 qq電極壓電晶體C(b)(a) 壓電傳感器的等效原理第十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月18由于壓電晶片上有外力作用時(shí)，晶片兩表面上產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力消失后，電荷也隨之消失，因此

15、壓電傳感器可以等效為一個(gè)一個(gè)電荷源q 和一個(gè)電容器Ca的并聯(lián)電路，如圖(b)也可等效為電壓源Ua和一個(gè)電容器Ca的串聯(lián)電路，如圖(a) 當(dāng)兩極板聚集異性電荷時(shí)，則兩極板呈現(xiàn)一定的電壓，其大小為qCaUaCa（a）電壓等效電路 （b）電荷等效電路第十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月19qCaUaCa（a）電壓等效電路 （b）電荷等效電路上述等效電路是在理想條件下得到的，也就是在傳感器內(nèi)部無漏電，外電路的阻抗是無窮大時(shí)才成立。對于壓電式傳感器，如果負(fù)載不是無窮大，電路會(huì)按指數(shù)規(guī)律放電，極板上的電荷無法保持不變，從而造成測量誤差。因此，利用壓電式傳感器測量靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)量時(shí)，必須采用極高阻

16、抗的負(fù)載。在動(dòng)態(tài)測量時(shí)，變化快，漏電量相對較小，故壓電式傳感器適宜做動(dòng)態(tài)測量。第二十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月20實(shí)際使用中，壓電傳感器往往采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的晶片進(jìn)行串接或并接。 圖(a)為并聯(lián)形式，有：圖(b)為串聯(lián)形式，有并聯(lián)接法，電容量大，輸出電荷大，時(shí)間常數(shù)大，宜用于測量緩變信號，并適用于以電荷作為輸出量的場合。串聯(lián)接法，輸出電壓大，本身電容小，適用于以電壓作為輸出信號和測量電路輸入阻抗很高的場合。實(shí)際使用中，一般使壓電晶片有一定的預(yù)應(yīng)力，當(dāng)然預(yù)應(yīng)力也不能太大，否則將影響壓電式傳感器的工作靈敏度。第二十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月21實(shí)際使用中，壓電傳

17、感器通過電纜與測量電路相連接，因此等效電路應(yīng)考慮電纜的連接電容、后接電路（前置放大器）的輸入電阻和輸入電容以及壓電傳感器絕緣電阻。完整的等效電路如下：Ca傳感器的固有電容Ra傳感器的絕緣電阻Cc 電纜電容Ri 前置放大器輸入電阻Ci 前置放大器輸入電容CaRaCcRiCiq壓電傳感器的完整等效電路CaRaCcRiCiUa第二十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月22為保證傳感器和測試系統(tǒng)具有一定的低頻（或準(zhǔn)靜態(tài)）響應(yīng)，就要求壓電傳感器的絕緣電阻Ra應(yīng)保持在 以上，才能使內(nèi)部電荷泄漏減少到滿足一般測試精度的要求。與之相適應(yīng)的，測試系統(tǒng)則應(yīng)具有較大的時(shí)間常數(shù)，亦即前置放大器要有相當(dāng)高的輸入

18、阻抗R i ，否則傳感器的信號電荷將通過輸入電路泄漏，產(chǎn)生測量誤差。第二十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月23由于壓電元件產(chǎn)生的電量很小，所以為了測量必須加一放大器；另外，由于其自身的絕緣電阻很高，要求測量電路的前級輸入端有足夠高阻抗，所以前置放大器輸入阻抗要高，以免電荷快速泄漏。壓電傳感器的前置放大器主要有兩個(gè)作用： 放大傳感器的輸出信號； 把傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出（阻抗變換器）。前置放大器有兩種形式： 電壓放大器（輸出電壓與輸入電壓成正比） 電荷放大器（輸出電壓和輸入電荷成正比）壓電傳感器組成的簡單測試系統(tǒng)如下：壓電式傳感器前置放大器測量儀器4 測量電路第二十四張，

19、PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月241、電壓放大器由于等效電路中Ra、 Ri再大，也會(huì)漏電，因此壓電式傳感電路只能準(zhǔn)確測量隨時(shí)間變化的力。設(shè)該力為：則元件上產(chǎn)生的電壓值為：等效電阻 和等效電容 為：+CaRaRiCiCcUSCUa-R2R1+CaRCUSCUa-R2R1第二十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月25放大器輸入端的電壓為（復(fù)數(shù)形式）：放大器輸入端的電壓的幅值為：+CaRCUSCUa-R2R1Ui輸入電壓與作用力之間的相位差為：第二十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月26在理想情況下，壓電傳感器的絕緣電阻Ra和前置放大器的輸入電阻Ri均為無窮大，此時(shí) 也趨于

20、無窮大由于輸出電壓與 有關(guān)，其中電纜電容 的變化對整個(gè)測量系統(tǒng)影響很大，整個(gè)測量系統(tǒng)對 的變化非常敏感。連線電纜的長度和形態(tài)發(fā)生變化，都將導(dǎo)致傳感器輸出電壓的變化，使傳感器的靈敏度也發(fā)生變化，這是使用電壓放大器的最大缺點(diǎn)。第二十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月27+CaRCUSCUa-R2R1Ui設(shè)放大器增益為K則放大器轉(zhuǎn)換靈敏度為為了擴(kuò)展傳感器的工作頻帶的低頻端需要增大R或增大C因?yàn)樵龃箅娙葜禃?huì)減小系統(tǒng)的靈敏度，所以一般采取增大R方法，故配置Ri很大的前置放大器，此時(shí)傳感器能有較好的低頻響應(yīng)特性。第二十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月282、電荷放大器電荷放大器是一種

21、輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器，它實(shí)際上是一個(gè)利用電容作為反饋元件的深度負(fù)反饋的高增益運(yùn)放。它可以解決電纜電容變化對傳感器靈敏度的影響。電荷放大器原理電路圖CaCcCi-AUiUyCFq第二十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月29如果放大器增益足夠大，則上式表明，在一定條件下，電荷放大器的輸出電壓與傳感器的電荷量成正比，并且與電纜對地電容無關(guān)。因此，采用電荷放大器時(shí)，即使連接電纜的長度變化，其靈敏度也無明顯變化，對其輸出無明顯影響，這是電荷放大器的最突出的優(yōu)點(diǎn)。但與電壓放大器比較，其電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。目前，電荷放大器的應(yīng)用日益增多。第三十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022

22、年6月30（1）壓電元件的串并聯(lián) 5 壓電式力傳感器的合理使用 （2）壓電片預(yù)應(yīng)力 壓電片在壓電傳感器中，必須有一定的預(yù)應(yīng)力。 （3）壓電力傳感器的安裝 壓電式力傳感器安裝時(shí)應(yīng)保證傳感器的敏感軸與受力方向一致。安裝傳感器的上、下接觸面要經(jīng)過精細(xì)加工，以保證平行度和平面度。 當(dāng)接觸表面粗糙時(shí)，對環(huán)形壓電力傳感器，可以加裝應(yīng)力分布環(huán)，對并聯(lián)傳感器可加裝應(yīng)力分布塊。在接觸面不平行時(shí)，可加裝球形環(huán)，應(yīng)力環(huán)、塊的彈性模量均不得低于傳感器外殼金屬材料的彈性模量。 為牢固地安裝傳感器，環(huán)形傳感器可在中心孔加緊固螺栓。總之，裝卡牢固是非常重要的，否則不僅會(huì)降低傳感器的頻響，還將影響測試的結(jié)果 。第三十一張，P

23、PT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月31 （4）合理選擇傳感器的量程和頻率響應(yīng) 應(yīng)根據(jù)所測力的極限來選擇壓電力傳感器的量程和頻響，不要使傳感器所測負(fù)荷超過額定量程。傳感器的工作頻帶要能夠覆蓋待測力的頻帶。 （5）合理選用二次儀表 測量低頻力信號時(shí)，因測試系統(tǒng)的頻率下限將主要取決于傳感器的電荷放大器的時(shí)間常數(shù)，因此，測準(zhǔn)靜態(tài)力信號一般要求電荷放大器輸入阻抗高于1012，低頻響應(yīng)為0.001Hz顯示儀表采用直流數(shù)字電壓表。 測量中、高頻力信號時(shí)，同樣對于后接器件，儀表有所要求。但一般情況下，壓電力傳感器和電荷放大器對中、高頻的響應(yīng)較好，后接顯示儀表可用峰值電壓表、瞬態(tài)記錄儀、記憶示波器等。 （6）

24、合理選擇安裝連接電纜 壓電力傳感器與電荷放大器、電荷放大器與顯示記錄儀表的連接大多數(shù)情況下均采用低噪聲電纜。在組成測試系統(tǒng)時(shí)，要注意將電纜固定，避免因晃動(dòng)而產(chǎn)生電纜噪聲給測試系統(tǒng)帶來誤差。同時(shí)，要注意電纜插頭及插座的清潔，以保證測試系統(tǒng)的絕緣電阻。 （7）選擇縱、橫向壓電效應(yīng) 在壓電傳感器中，一般利用壓電材料的縱向壓電效應(yīng)較多，這時(shí)所使用的壓電材料大多做成圓片式，有利于使用其橫向壓電效應(yīng)的。 第三十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月326 壓電式傳感器的應(yīng)用（一）壓電式加速度傳感器（二）壓電式壓力傳感器（三）壓電式流量計(jì)壓電式傳感器常用來測量力、壓力、振動(dòng)的加速度，也可用于聲學(xué)（包括

25、超聲）和聲發(fā)射等的測量。第三十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月33（一）壓電式加速度傳感器壓電陶瓷4和質(zhì)量塊2為環(huán)型，通過螺母3對質(zhì)量塊2預(yù)先加載，使之壓緊在壓電陶瓷上，測量時(shí)傳感器基座5與被測對象牢牢地緊固在一起，輸出信號由電極1引出。當(dāng)傳感器受到振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊將感受與傳感器基座相同的振動(dòng)，并受到與加速度方向相反的慣性力：該慣性力作用在壓電陶瓷片上產(chǎn)生電荷為：說明電荷量將直接反映加速度的大小。它的靈敏度與壓電材料的壓電系數(shù)和質(zhì)量塊的質(zhì)量有關(guān)。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)目和采用合理的連接方法來提高傳感器的靈敏度。 結(jié)構(gòu)原理:第三十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月34（二）壓電式壓力傳感器引線殼體基座壓電晶片受壓膜片導(dǎo)電片當(dāng)膜片受到壓力后，在壓電晶片上產(chǎn)生電荷。第三十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月35（三）壓電式流量計(jì)利用超聲波在順流和逆流