压电式传感器的应用讲稿.ppt

压电式传感器的应用压电式传感器的应用关于压电式传感器的应用第一页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用 传传 感感 器器 上上 盖盖 为为 传传 力力 元元 件件，它它 的的 外外 缘缘 壁壁 厚厚 为为0.10.5mm0.10.5mm，外外力力作作用用使使它它产产生生弹弹性性变变形形，将将力力传传递递到到石石英英晶晶片片上上。石石英英晶晶片片采采用用xyxy切切型型，利利用用其其纵纵向向压压电电效效应应，通过通过d d1111实现力实现力电转换。电转换。第二页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用下下图图是是一一种种压压电电式式加加速速度度传传感感器器的的结结构构图图。它它主主要要由由压压电电元元件件、质质量量块块、预预压压弹弹簧簧、基基座座及及外外壳壳等等组组成成。整整个个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。图图2 压电式加速度传压电式加速度传感器结构图感器结构图 例例1 1 压电式加速度传感器压电式加速度传感器压电式加速度传感器压电式加速度传感器第三页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用 当当加加速速度度传传感感器器和和被被测测物物一一起起受受到到冲冲击击振振动动时时，压压电电元元件件受受质质量量块块惯惯性性力力的的作作用用，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，此此惯惯性性力力是是加速度的函数，加速度的函数，即即 F=ma式中：式中：F质量块产生的惯性力；质量块产生的惯性力；m质量块的质量；质量块的质量；a加速度。加速度。第四页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用与加速度与加速度a成正比。因此，测得加速度传感器输出的电荷便成正比。因此，测得加速度传感器输出的电荷便可知加速度的大小。可知加速度的大小。此时惯性力此时惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷作用于压电元件上，因而产生电荷q，当传，当传感器选定后，感器选定后，m为常数，为常数，则传感器输出电荷为则传感器输出电荷为第五页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用例例例例2 2 压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器图图图图3 3 3 3 压电式测压传感器压电式测压传感器压电式测压传感器压电式测压传感器引线引线引线引线壳体壳体壳体壳体基座基座基座基座压电晶片压电晶片压电晶片压电晶片受压膜片受压膜片受压膜片受压膜片导电片导电片导电片导电片p p第六页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用当膜片受到压力当膜片受到压力当膜片受到压力当膜片受到压力F作用后，在压电晶片表面上产生电荷。在一作用后，在压电晶片表面上产生电荷。在一作用后，在压电晶片表面上产生电荷。在一作用后，在压电晶片表面上产生电荷。在一个压电片上所产生的电荷个压电片上所产生的电荷个压电片上所产生的电荷个压电片上所产生的电荷q为为即：压电式压力传感器的输出电荷即：压电式压力传感器的输出电荷即：压电式压力传感器的输出电荷即：压电式压力传感器的输出电荷q与输入压强与输入压强与输入压强与输入压强P P成正比。成正比。成正比。成正比。第七页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用例例3 3 压电式声传感器压电式声传感器压电式声传感器压电式声传感器压电陶瓷换能器结构图压电陶瓷换能器结构图压电陶瓷换能器结构图压电陶瓷换能器结构图铝头铝头铝头铝头螺钉螺钉螺钉螺钉黄铜尾部黄铜尾部黄铜尾部黄铜尾部压电陶瓷圆环压电陶瓷圆环压电陶瓷圆环压电陶瓷圆环当交变信号加在压电当交变信号加在压电陶瓷片两端面时，由陶瓷片两端面时，由于压电陶瓷的逆压电于压电陶瓷的逆压电效应，陶瓷片会在电效应，陶瓷片会在电极方向产生周期性的极方向产生周期性的伸长和缩短伸长和缩短。第八页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用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，由于压电陶瓷的正压电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，压电陶瓷上将出现充、放电现象，即将声频信号转换效应，压电陶瓷上将出现充、放电现象，即将声频信号转换效应，压电陶瓷上将出现充、放电现象，即将声频信号转换效应，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号。这时的声传感器就是声频信号接收器。成了交变电信号。这时的声传感器就是声频信号接收器。成了交变电信号。这时的声传感器就是声频信号接收器。成了交变电信号。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，这样的换能器称为或接收的声频信号即为超声波，这样的换能器称为或接收的声频信号即为超声波，这样的换能器称为或接收的声频信号即为超声波，这样的换能器称为压电超声压电超声压电超声压电超声换能器。换能器。换能器。换能器。第九页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用例例例例4 4 压电式流量计压电式流量计图图4 压电式流量计压电式流量计流量显示流量显示流量显示流量显示输出信号输出信号输出信号输出信号换能器换能器换能器换能器换能器换能器换能器换能器接收接收接收接收接收接收接收接收发射发射发射发射发射发射发射发射压电超声换能器每隔一压电超声换能器每隔一压电超声换能器每隔一压电超声换能器每隔一段时间段时间段时间段时间(如如1/100s)1/100s)发射发射发射发射和接收互换一次。在和接收互换一次。在和接收互换一次。在和接收互换一次。在顺流和逆流的情况下，顺流和逆流的情况下，顺流和逆流的情况下，顺流和逆流的情况下，发射和接收的相位差发射和接收的相位差发射和接收的相位差发射和接收的相位差与流速成正比。与流速成正比。与流速成正比。与流速成正比。第十页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用例例例例5 5 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A AB BOO点点点点L LA AL LB B地地地地 面面面面L L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O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t t0时刻发出的振时刻发出的振动信号所用时间差可计算出动信号所用时间差可计算出L LA A或或L LB B。第十一页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用两者时间差为两者时间差为两者时间差为两者时间差为 t=t tA A-t tB=（LA-L LB B ）/v v又又L=L LA+L LB B，所以，所以，所以，所以 第十二页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用例例例例6 6 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图图图图5 5 5 5 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信号发生器信号发生器信号发生器信号发生器S S1 1示波器示波器示波器示波器频率计频率计频率计频率计S S2 2l l游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺第十三页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用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，在空气中激发出声波。时，压电陶瓷片将产生机械振动，在空气中激发出声波。所以，换能器所以，换能器S1是声频信号发生器是声频信号发生器。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，空气振动时，空气振动产生的压力作用在产生的压力作用在S2的压电陶瓷片上使之出现充、放电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。所以，换能器象，在示波器上就能检测出该交变信号。所以，换能器S2是声频信号接收器是声频信号接收器。返回返回第十四页，讲稿共十五页哦 压电式传感器的应用压电式传感器的应用感谢大家观看第十五页，讲稿共十五页哦