压电式传感器应用课件.ppt

关于压电式传感器应用现在学习的是第1页，共22页压电式传感器？压电传感器是一种有源器件。它能在外加机械激励下输出与激励成正比的电信号。压电效应：某些电介质（晶体，极化的陶瓷，高分子聚合物和负合材料等），当在它的适当方向施加作用力时，内部会产生电极化状态的变化，同时在电介质的两端表面出现符号相反、与外力成正比的束缚电荷。这种由外力作用而导致电介质带电的现象即为压电效应。压电材料：石英，陶瓷现在学习的是第2页，共22页压电传感器存在于生活的每个角落了解一些传感器的基本原理现在学习的是第3页，共22页 应用实例 压电压力传感器测量电路测量电路引线引线基座基座压电片压电片受压膜片受压膜片导电片导电片壳体壳体现在学习的是第4页，共22页 应用实例 压电加速度传感器压电片压电片质量块质量块基座基座预紧螺母预紧螺母被测体被测体现在学习的是第5页，共22页 应用实例 压电式血压计输出输出压电片压电片塑料块塑料块敏感振膜敏感振膜充气带充气带基座基座血压血压现在学习的是第6页，共22页在心音采集中的应用举例加速度式心音传感器：将声信号转换为电信号心音：是一种生物机械振动现象，随着心脏的收缩和舒张，造成瓣膜的迅速打开或关闭，从而形成了由血流湍流引起的振动，脉管中血流的加速和减速也会造成血管的振动，这些振动传到胸腔表面就是心音。这些声音的频率范围一般都在20200Hz以内现在学习的是第7页，共22页压电式声传压电式声传感器感器 当交变信号加在压电陶瓷当交变信号加在压电陶瓷当交变信号加在压电陶瓷当交变信号加在压电陶瓷片两端面时，由于压电陶片两端面时，由于压电陶片两端面时，由于压电陶片两端面时，由于压电陶瓷的逆压电效应，陶瓷片瓷的逆压电效应，陶瓷片瓷的逆压电效应，陶瓷片瓷的逆压电效应，陶瓷片会在电极方向产生周期性会在电极方向产生周期性会在电极方向产生周期性会在电极方向产生周期性的伸长和缩短的伸长和缩短的伸长和缩短的伸长和缩短 。压电陶瓷换能器结构图压电陶瓷换能器结构图现在学习的是第8页，共22页当一定频率的声频信号加在换能器上时，换能器当一定频率的声频信号加在换能器上时，换能器上的压电陶瓷片受到外力作用而产生压缩变形，上的压电陶瓷片受到外力作用而产生压缩变形，由于压电陶瓷的正压电效应，压电陶瓷上将出现由于压电陶瓷的正压电效应，压电陶瓷上将出现充、放电现象，即将声频信号转换成了交变电信充、放电现象，即将声频信号转换成了交变电信号。这时的声传感器就是声频信号接收器。号。这时的声传感器就是声频信号接收器。如果换能器中压电陶瓷的振荡频率在超声波范围，则其发射或接收如果换能器中压电陶瓷的振荡频率在超声波范围，则其发射或接收如果换能器中压电陶瓷的振荡频率在超声波范围，则其发射或接收如果换能器中压电陶瓷的振荡频率在超声波范围，则其发射或接收的声频信号即为超声波，这样的换能器称为的声频信号即为超声波，这样的换能器称为的声频信号即为超声波，这样的换能器称为的声频信号即为超声波，这样的换能器称为压电超声换能器。压电超声换能器。压电超声换能器。压电超声换能器。现在学习的是第9页，共22页压电式流量计压电式流量计压电超声换能器每压电超声换能器每隔一段时间隔一段时间(如如1/100s)发射和接收发射和接收互换一次。在顺流互换一次。在顺流和逆流的情况下，和逆流的情况下，发射和接收的相位发射和接收的相位差与流速成正比。差与流速成正比。现在学习的是第10页，共22页压电式传感器在测漏中的应用压电式传感器在测漏中的应用 如果地面下一均匀的自来水直管道某处如果地面下一均匀的自来水直管道某处如果地面下一均匀的自来水直管道某处如果地面下一均匀的自来水直管道某处OO发生漏水，水漏引起的发生漏水，水漏引起的发生漏水，水漏引起的发生漏水，水漏引起的振动从振动从振动从振动从OO点向管道两端传播，在管道上点向管道两端传播，在管道上点向管道两端传播，在管道上点向管道两端传播，在管道上A A、B B两点放两只压电传两点放两只压电传两点放两只压电传两点放两只压电传感器，由从两个传感器接收到的由感器，由从两个传感器接收到的由感器，由从两个传感器接收到的由感器，由从两个传感器接收到的由OO点传来的点传来的点传来的点传来的t t0 0时刻发出的振动信时刻发出的振动信时刻发出的振动信时刻发出的振动信号所用时间差可计算出号所用时间差可计算出号所用时间差可计算出号所用时间差可计算出L LA A或或或或L LB B。现在学习的是第11页，共22页两者时间差为两者时间差为 t t=t tA A-t tB B=（L LA A-L LB B ）/v v又又又又L L=L LA A+L LB B，所以，所以，所以，所以 现在学习的是第12页，共22页压电声传感器在超声速测量实验中的应用压电声传感器在超声速测量实验中的应用 超声速测量实验装置超声速测量实验装置超声速测量实验装置超声速测量实验装置现在学习的是第13页，共22页当信号发生器产生的正弦交流信号加在压电陶当信号发生器产生的正弦交流信号加在压电陶瓷片两端面时，压电陶瓷片将产生机械振动，瓷片两端面时，压电陶瓷片将产生机械振动，在空气中激发出声波。所以，换能器在空气中激发出声波。所以，换能器S1是声频是声频信号发生器。信号发生器。当当S发出的声波信号经过空气传播到达换能器发出的声波信号经过空气传播到达换能器S2时，空时，空气振动产生的压力作用在气振动产生的压力作用在S2的压电陶瓷片上使之出现的压电陶瓷片上使之出现充、放电现象，在示波器上就能检测出该交变信号。所充、放电现象，在示波器上就能检测出该交变信号。所以，换能器以，换能器S2是声频信号接收器。是声频信号接收器。现在学习的是第14页，共22页加速度型心音传感器这类传感器的结构形式很多，均根据惯性原理来测量振动或者加速度，采用压电元件是常用的一种方法。结构上由（质量块，弹簧，外壳构成的振动系统）+（压电元件）两部分构成。为获得合适的阻尼，壳体内充硅油和橡胶。硬弹簧和质量块一起向压电片施加静态预压缩载荷，它要远大于测量中可能承受的最大动应力。当传感器向上运动时，质量块产生的惯性力使压电元件上的压力增加；反之，则压力减小。压电元件将惯性质量的位移或振动加速度转换成电量来实现测量。测量心音是一种典型的应用。现在学习的是第15页，共22页原理将一个质量块以一定的预应力安装在双压电晶体上 压电晶体和导线都用导电胶粘结在底座上。测量时将心音传感器底座用橡皮膏与人体体表粘结传感器感受与人体体表相同频率的振动 质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电晶体上为质量块质量，为加速度现在学习的是第16页，共22页压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：爆震传感器：安装在发动机的缸体上一般在二缸的外围，用于更好控制发动机的爆震燃烧。现在学习的是第17页，共22页现在学习的是第18页，共22页压电式爆震传感器输出特性：输出特性：现在学习的是第19页，共22页ECU根据爆震信号超过基准值的次数来判定爆震强度，其次数越多，爆震强度越大；次数越少，则爆震强度越小。现在学习的是第20页，共22页ENDTHANKS现在学习的是第21页，共22页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第22页，共22页