傳感器技術(shù)-第二版-壓電式傳感器解析課件

1同學(xué)們好！1同學(xué)們好！傳感器技術(shù)——第五章傳感器技術(shù)——第五章第五章壓電式傳感器壓電器件受力、表面形變電荷PiezoelectricTransducer傳感器技術(shù)——第五章3第五章壓電式傳感器壓電器件受力、表面形變電荷Piezoel§5-1壓電效應(yīng)和壓電材料一、壓電效應(yīng)PiezoelectricEffect2、逆壓電效應(yīng)（電致伸縮）ConversePiezoelectricEffectElectrostrictiveEffect1、正（順）壓電效應(yīng)DirectPiezoelectricEffect傳感器技術(shù)——第五章4§5-1壓電效應(yīng)和壓電材料一、壓電效應(yīng)Piezoelec壓電介質(zhì)正壓電效應(yīng)Q(E)電能T(S)機(jī)械能逆壓電效應(yīng)壓電常數(shù)彈性常數(shù)（剛度）介電常數(shù)機(jī)電耦合系數(shù)電阻居里點(diǎn)壓電效應(yīng)強(qiáng)弱：靈敏度固有頻率、動(dòng)態(tài)特性固有電容、頻率下限機(jī)電轉(zhuǎn)換效率泄漏電荷、改善低頻特性喪失壓電性的溫度二、壓電材料簡介PiezoelectricMaterial傳感器技術(shù)——第五章5壓電介質(zhì)正壓電效應(yīng)Q(E)電能T(S)機(jī)械能逆壓電效常用壓電材料傳感器技術(shù)——第五章6常用壓電材料傳感器技術(shù)——第五章6三、石英晶體的壓電特性居里點(diǎn)573℃，六角晶系結(jié)構(gòu)光軸電軸機(jī)械軸PiezoelectricFeaturesforQuartzCrystal傳感器技術(shù)——第五章7三、石英晶體的壓電特性居里點(diǎn)573℃，六角晶系結(jié)構(gòu)光軸電軸機(jī)x軸方向受力：壓力x軸方向受力：拉力y軸方向受力：壓力y軸方向受力：拉力傳感器技術(shù)——第五章8x軸方向受力：壓力x軸方向受力：拉力y軸方向受力：壓力y軸方四、壓電陶瓷的壓電現(xiàn)象人造多晶體：經(jīng)極化處理后的人工多晶鐵電體電疇未極化前：不具壓電性撤銷外電場加外電場EPiezoelectricPhenomenonforPiezoelectricCeramics傳感器技術(shù)——第五章9四、壓電陶瓷的壓電現(xiàn)象人造多晶體：經(jīng)極化處理后的人工多晶鐵電對外不呈極性加力F：放電現(xiàn)象取消F：充電現(xiàn)象機(jī)械能電能正壓電效應(yīng)傳感器技術(shù)——第五章10對外不呈極性加力F：放電現(xiàn)象取消F：充電現(xiàn)象機(jī)械能§5-2等效電路和測量電路（1）并聯(lián)（2）串聯(lián)EquivalentCircuitandMeasuringCircuit一、壓電晶片的連接方式ConnectMethodforPiezoelectricWafer傳感器技術(shù)——第五章11§5-2等效電路和測量電路（1）并聯(lián)（2）串聯(lián)Equiv二、壓電傳感器的等效電路只適宜動(dòng)態(tài)測量壓電晶片壓電傳感器EquivalentCircuitforPiezoelectricSensor傳感器技術(shù)——第五章12二、壓電傳感器的等效電路只適宜動(dòng)態(tài)測量壓電晶片壓電傳感器Eq壓電傳感器在實(shí)際測量系統(tǒng)中的等效電路傳感器技術(shù)——第五章13壓電傳感器在實(shí)際測量系統(tǒng)中的等效電路傳感器技術(shù)——第五章13三、壓電傳感器的測量電路前置放大器的作用：

（1）放大（2）阻抗轉(zhuǎn)換電壓放大器電荷放大器1、電壓放大器MeasuringCircuitforPiezoelectricSensor傳感器技術(shù)——第五章14三、壓電傳感器的測量電路前置放大器的作用：電壓放大器1、電壓前置放大器輸入端電壓：前置放大器輸入端電壓幅值：輸入電壓與作用力間的相位差：傳感器技術(shù)——第五章15前置放大器輸入端電壓：前置放大器輸入端電壓幅值：輸入電壓與作時(shí)間常數(shù)傳感器技術(shù)——第五章16時(shí)間常數(shù)傳感器技術(shù)——第五章16輸入電壓與作用力間的相位差：時(shí)間常數(shù)傳感器技術(shù)——第五章17輸入電壓與作用力間的相位差：時(shí)間常數(shù)傳感器技術(shù)——第五章17討論：適合測量高頻交變力由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比例放大器傳感器技術(shù)——第五章18討論：適合測量高頻交變力由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比例放大器傳感2、電荷放大器靈敏度與電纜電容無關(guān)上限下限傳感器技術(shù)——第五章192、電荷放大器靈敏度與電纜電容無關(guān)上限下限傳感器技術(shù)——第五§5-3壓電傳感器的應(yīng)用例1：壓電式測力傳感器ApplicationofPiezoelectricSensor傳感器技術(shù)——第五章壓電式三向力傳感器20§5-3壓電傳感器的應(yīng)用例1：壓電式測力傳感器Applic例2：壓電式壓力傳感器電極結(jié)構(gòu)預(yù)緊力傳感器技術(shù)——第五章21例2：壓電式壓力傳感器電極結(jié)構(gòu)預(yù)緊力傳感器技術(shù)——第五章21例3：壓電引信壓電陶瓷：彈丸起爆裝置——破甲彈傳感器技術(shù)——第五章22例3：壓電引信壓電陶瓷：彈丸起爆裝置——破甲彈傳感器技術(shù)例4：火炮堂內(nèi)壓力測試發(fā)射藥在堂內(nèi)燃燒形成壓力完成炮彈的發(fā)射。堂內(nèi)壓力的大小，不僅決定著炮彈的飛行速度，而且與火炮、彈丸的設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系。傳感器技術(shù)——第五章23例4：火炮堂內(nèi)壓力測試發(fā)射藥在堂內(nèi)燃燒形成壓力完成炮彈的發(fā)射例5：壓電式加速度傳感器——重塊質(zhì)量——加速度傳感器技術(shù)——第五章24例5：壓電式加速度傳感器——重塊質(zhì)量——加速度傳感器技術(shù)例6：沖擊試驗(yàn)臺(tái)的標(biāo)定和檢測產(chǎn)品過載沖擊試驗(yàn)跌落高度h被沖擊介質(zhì)：鋼、橡膠、塑料、木塊加速度產(chǎn)品傳感器技術(shù)——第五章25例6：沖擊試驗(yàn)臺(tái)的標(biāo)定和檢測產(chǎn)品過載沖擊試驗(yàn)跌落高度h加速度例7：汽車安全氣囊系統(tǒng)事故性碰撞：點(diǎn)火信號、電點(diǎn)火管、氣體發(fā)生劑、氣體、充氣、彈性體傳感器技術(shù)——第五章26例7：汽車安全氣囊系統(tǒng)事故性碰撞：點(diǎn)火信號、電點(diǎn)火管、氣體發(fā)27例8：氣體發(fā)生器輸出特性測試密封容器壓力測試法傳感器技術(shù)——第五章27例8：氣體發(fā)生器輸出特性測試密封容器壓力測試法傳感器技術(shù)例9：振動(dòng)測量儀加速度160~10g速度0.4~80cm/s振幅4~8cm轉(zhuǎn)換開關(guān)SAVD積分：振動(dòng)速度、幅值傳感器技術(shù)——第五章28例9：振動(dòng)測量儀加速度160~10g轉(zhuǎn)換例10：壓電式血壓傳感器例11：指套式電子血壓計(jì)傳感器技術(shù)——第五章29例10：壓電式血壓傳感器例11：指套式電子血壓計(jì)傳感器技術(shù)—傳感器技術(shù)——第五章30傳感器技術(shù)——第五章30例12：玻璃破碎報(bào)警器傳感器技術(shù)——第五章31例12：玻璃破碎報(bào)警器傳感器技術(shù)——第五章31例13：水深測量儀傳感器技術(shù)——第五章32例13：水深測量儀傳感器技術(shù)——第五章32例14：逆壓電效應(yīng)的應(yīng)用聲表面波傳感器SAW振子：LC諧振回路振動(dòng)頻率延遲時(shí)間聲表面波延遲線SAW（SurfaceAcousticWave）延遲線傳感器技術(shù)——第五章33例14：逆壓電效應(yīng)的應(yīng)用聲表面波傳感器SAW振子：LC諧振回34用于結(jié)冰狀況監(jiān)測的冰傳感器結(jié)冰現(xiàn)象的危害：鐵路電力機(jī)車接觸網(wǎng)導(dǎo)線上結(jié)冰影響機(jī)車正常行駛、冷庫物資防冰、飛機(jī)安全飛行結(jié)冰狀況監(jiān)測：是否結(jié)冰、冰層厚度基于壓電效應(yīng)的冰傳感器原理：三電極的片式壓電器件傳感器技術(shù)——第五章34用于結(jié)冰狀況監(jiān)測的冰傳感器結(jié)冰現(xiàn)象的危害：結(jié)冰狀況監(jiān)測：電極1、2間加交變電壓：壓電晶體機(jī)械振動(dòng)，系統(tǒng)的諧振頻率：——等效剛度——等效質(zhì)量冰層檢測原理：極板1上無附加物：以自身的諧振頻率作機(jī)械振動(dòng)；極板1上有冰凍：冰層增加系統(tǒng)剛度，諧振頻率增大；冰層越厚：剛度增加越大，諧振頻率越大。傳感器技術(shù)——第五章35電極1、2間加交變電壓：——等效剛度——等效質(zhì)量冰層1、“基于壓電器件的冰傳感器”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年9期參考文獻(xiàn)：2、“壓電式振動(dòng)給料器的研制”，《傳感器技術(shù)》，

2001年4期預(yù)習(xí)作業(yè)1、常用的熱電阻有哪些？2、NTC熱敏電阻的電阻-溫度曲線？3、什么叫做熱電效應(yīng)？傳感器技術(shù)——第五章361、“基于壓電器件的冰傳感器”，《儀表技術(shù)與傳感參考文獻(xiàn)：2