解析压电式传感器优秀PPT.ppt
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1、解析压电式传感器现在学习的是第1页,共25页主要用于动态作用力、压力和加速度的主要用于动态作用力、压力和加速度的测量测量一、压电式传感器的工作原理(一)压电效应某些晶体在外力的作用下,不仅几何尺某些晶体在外力的作用下,不仅几何尺寸发生变化,而且晶体内部产生极化现象,寸发生变化,而且晶体内部产生极化现象,晶体表面出现电荷,形成电场。当外力去晶体表面出现电荷,形成电场。当外力去除后,晶体恢复原状,这种现象称压电效除后,晶体恢复原状,这种现象称压电效应。应。现在学习的是第2页,共25页压电材料:具有压电效应的材料具有压电效应的材料逆压电效应:将压电材料置于电场中,其几将压电材料置于电场中,其几何尺寸
2、也会发生变化,这种现象称为逆压电何尺寸也会发生变化,这种现象称为逆压电效应或电致伸缩效应。效应或电致伸缩效应。(二)石英晶体的压电效应1.石英晶体材料的特性石英晶体即二氧化硅无水石英晶体即二氧化硅无水化合物,化合物,SiO2具有理想的线性,无滞后具有理想的线性,无滞后刚性好刚性好现在学习的是第3页,共25页频率响应范围宽,特别适用于动态测量频率响应范围宽,特别适用于动态测量稳定性好,时间老化率低,无热释电现象稳定性好,时间老化率低,无热释电现象居里点高,居里点高,573573,对温度的敏感性比电,对温度的敏感性比电阻、电感类要低得多,因此灵敏度变化极小阻、电感类要低得多,因此灵敏度变化极小具有
3、较高的绝缘阻抗具有较高的绝缘阻抗现在学习的是第4页,共25页 、和和 ,其大小为:,其大小为:2、石英晶体压电效应产生的原因、石英晶体压电效应产生的原因(1)、石英晶体未受到外力作用时,如图)、石英晶体未受到外力作用时,如图62(A)示。石英晶体的)示。石英晶体的晶格是正六边形,正离子晶格是正六边形,正离子Si+和负离子和负离子0-正好分布在正六边形的顶角上,正好分布在正六边形的顶角上,形成了三个互成形成了三个互成1200夹角的偶极矩夹角的偶极矩由于是正六边形,正负电荷中心重合。因此电由于是正六边形,正负电荷中心重合。因此电偶极矩矢量和等于偶极矩矢量和等于0 0。即。即 故电荷平衡,晶体表面不
4、产生电荷,故电荷平衡,晶体表面不产生电荷,呈中性。呈中性。现在学习的是第5页,共25页(2)、石英晶体受到沿)、石英晶体受到沿X轴方向的压轴方向的压力作用,即力作用,即FX1)1时:时:上式说明:上式说明:放大器输入电压有效值与被测频率无关;放大器输入电压有效值与被测频率无关;改变连接传感器与放大器的电缆长度时,改变连接传感器与放大器的电缆长度时,C Cc c改变,导致放大器的输入输出电压发生变化。改变,导致放大器的输入输出电压发生变化。现在学习的是第19页,共25页2.电荷放大器电荷输入,电压输出。如忽略电阻电荷输入,电压输出。如忽略电阻R Ra a、R Ri i和和R Rf f的影响,则的
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