(5.21)--4.10 压电式传感器机械测试技术.ppt

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2、动器、振动源、微动装置测试测试技术技术zxyX轴轴：电轴：电轴Y轴轴：机械轴：机械轴Z轴轴：光轴：光轴压电效应压电效应 测试测试技术技术纵向纵向压电效应压电效应：沿沿x轴轴加力加力横向横向压电效应压电效应：沿沿y轴轴加力加力切向切向压电效应压电效应：沿沿相对两棱相对两棱加力加力测试测试技术技术压电效应和逆压电效应都是压电效应和逆压电效应都是线性线性的。的。晶体表面出现的电荷的多少和形变晶体表面出现的电荷的多少和形变的大小成的大小成正比正比；当形变当形变改变符号改变符号时，时，电荷也改变符号。电荷也改变符号。在外电场作用下，晶体形变的大小在外电场作用下，晶体形变的大小与电场强度成与电场强度成正比

3、正比；当电场反向时，当电场反向时，形变改变符号。形变改变符号。测试测试技术技术等效电路等效电路当晶片受到外力作用时，在两个极当晶片受到外力作用时，在两个极板上将积聚板上将积聚数量相等数量相等、而、而极性相反极性相反的电荷，形成电场。的电荷，形成电场。压电传感器相当于一个压电传感器相当于一个电荷发生器电荷发生器，同时又是一个同时又是一个电容器电容器。测试测试技术技术静态静态或准静态测量时，必须采用极或准静态测量时，必须采用极高阻抗的负载。高阻抗的负载。动态动态测量时，变化快、漏电量相对测量时，变化快、漏电量相对比较小。比较小。压电式传感器压电式传感器适宜进行适宜进行动态测量动态测量。测试测试技术

4、技术并联并联时，电容量大、输出电荷量大、时间时，电容量大、输出电荷量大、时间常数大，易于测量缓变信号，适宜于以常数大，易于测量缓变信号，适宜于以电电荷量荷量输出的场合。输出的场合。串联串联时，传感器本身电容小、输出电压大，时，传感器本身电容小、输出电压大，适用于以适用于以电压电压作为输出信号。作为输出信号。测试测试技术技术测量电路测量电路测试动态量时，为了建立一定的输出测试动态量时，为了建立一定的输出电压并实现不失真测量，其测量电路电压并实现不失真测量，其测量电路必须有必须有高输入阻抗高输入阻抗并在输入端并在输入端并联一并联一定的电容定的电容以加大以加大时间常数时间常数。但并联电容过大，也会使

5、输出电压降但并联电容过大，也会使输出电压降低过多，降低了测量装置的灵敏度。低过多，降低了测量装置的灵敏度。测试测试技术技术通常把传感器信号先输到具有通常把传感器信号先输到具有高输入高输入阻抗阻抗的的前置放大器前置放大器，经过阻抗变换以，经过阻抗变换以后，方可用一般的放大、检波电路将后，方可用一般的放大、检波电路将信号输给指示仪表或记录器。信号输给指示仪表或记录器。测试测试技术技术前置放大器电路的前置放大器电路的主要用途主要用途：1.将传感器的将传感器的高阻抗高阻抗输出输出变换变换为为低阻抗低阻抗输出；输出；2.放大放大传感器输出的微弱信号。传感器输出的微弱信号。测试测试技术技术压电元件在传感器

6、中，必须有一压电元件在传感器中，必须有一定的定的预应力预应力，以保证在作用力变，以保证在作用力变化时压电元件始终受到压力；化时压电元件始终受到压力；保证压电元件与作用力之间的保证压电元件与作用力之间的全全面均匀接触面均匀接触，获得输出电压或电，获得输出电压或电荷与作用力的线性关系。荷与作用力的线性关系。测试测试技术技术体积小、质量小、精确度及灵体积小、质量小、精确度及灵敏度高，工作频率范围广。敏度高，工作频率范围广。易受传输电缆杂散电容的影响。易受传输电缆杂散电容的影响。难以测量直流及小于难以测量直流及小于1Hz的低频的低频段信号量。段信号量。选用选用横向灵敏度小横向灵敏度小的传感器。的传感器。经常经常校准校准。特点特点测试测试技术技术应用应用压电加速度计压电加速度计测试测试技术技术教学小结教学小结1.掌握压电式传感器的工作原理掌握压电式传感器的工作原理2.了解压电式传感器的测量电路了解压电式传感器的测量电路3.掌握压电式传感器的特点与应用掌握压电式传感器的特点与应用