工作任務(wù)四

聲電和振動類傳感器及應(yīng)用之三振動類傳感器聲電效應(yīng)是指聲音傳輸?shù)轿矬w上，能夠產(chǎn)生電（流）效應(yīng)的作用。一般來說聲音強度越強，產(chǎn)生電流越大。除利用一些電磁現(xiàn)象外，壓電陶瓷和特殊而半導(dǎo)體材料也是產(chǎn)生聲電效應(yīng)的最好的器件。同樣，振動傳輸?shù)轿矬w上，一些物體同樣能夠產(chǎn)生電（流）效應(yīng)，如壓電陶瓷等。概述

任務(wù)描述無論是聲音或是振動，它只是作為傳感器的能源，這能量由能源物體（聲源或掁源）轉(zhuǎn)換成機械能，再由傳感器轉(zhuǎn)換成電能。所以聲電和振動類傳感器電路是由聲源或掁源、能量（機械能）轉(zhuǎn)換器件和控制電路組成的，如下圖所示。任務(wù)條件聲電和振動類傳感器電路是以聲電和振動類傳感器為核心的測量、控制及應(yīng)用電路，正確選擇聲電和振動類傳感器是實現(xiàn)聲電和振動類測量和控制的關(guān)鍵。由于聲電和振動類傳感器已經(jīng)把聲源（掁源）能轉(zhuǎn)換為電能信息，所以除了聲電和振動類傳感器，驅(qū)動電路是必需的電路。執(zhí)行機構(gòu)是終端，它可以采用不同的執(zhí)行方式模式，一般是光、電、聲、機械模式。振動類傳感器是一種將振動機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，通常包括沖擊傳感器、玻璃破碎傳感器、加速度傳感器等。

之三振動類傳感器

一、應(yīng)用案例

電路圖如下圖。1.振動傳感器和其它傳感器構(gòu)成的保險柜防盜報警電路振動傳感器和其它傳感器構(gòu)成的保險柜防盜報警電路線路板如下圖。安裝電路注意事項（1）制作線路板后，根據(jù)電路圖檢查線路有否開路或短路；（2）必須選擇電路合適的元器件參數(shù)，為了更好地實現(xiàn)電路功能，可適當(dāng)調(diào)整電路元器件的參數(shù)；注意調(diào)整電位器RP1、RP2；

（3）特別檢查振動傳感器BZ1、熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)）傳感器RT、水銀開關(guān)傳感器BZ2的質(zhì)量，它是電路工作和功能實現(xiàn)的關(guān)鍵；安裝電路注意事項（4）要按裝配工藝要求進行焊接和安裝；（5）要選擇合適的電源電壓，不能隨意變動電源的電壓，否則電路不能正常工作；（6）測試電路參數(shù)時要按規(guī)范操作儀器設(shè)備，不得在帶電的情況下進行元器件的焊接與安裝。電路組成和功能作用

由振動傳感器（壓電陶瓷傳感器）BZ1和IC1

LM324的A、B兩級運算放大電路組成檢測撬、砸保險柜電路，由溫度傳感器負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT和IC1的C運算放大電路等組成檢測火焰切割保險柜電路，由水銀開關(guān)傳感器BZ2檢測搬動保險柜電路。另外由IC2兩級或門電路，三極管VT1和繼電器JK1、報警器BL1組成報警電路，VT2和繼電器JK2、報警器BL2組成值班室報警電路。所以，電路可以完成如下檢測：

振動檢測：可以檢測盜賊用工具撬、砸保險柜。

溫度檢測：可以檢測盜賊用火焰切割等方式打開保險柜。

傾斜檢測：可檢測保險柜是否因搬動而傾斜。電源電路由變壓器T1、整流橋堆IC3、三端穩(wěn)壓集成塊IC4

7806和直流6V蓄電池E等組成。

只要有其中一種信號便可以發(fā)出大聲報警并延時一段時間。該報警器報警時與值班室同步，即使盜賊切斷與值班室的連線，值班室也會立即報警。它的電源部分采用外接電源和內(nèi)電池供電相結(jié)合的方法，不怕停電或切斷電源。電路工作過程

振動檢測工作過程：當(dāng)受保險柜到振動時，壓電傳感器BZ1便感應(yīng)出電壓信號，經(jīng)C1、R1進入IC1的A運算放大器“2”腳后放大，再經(jīng)IC1的B整形在“7”腳輸出一個高電平給IC2的A或門“3”腳。

溫度檢測工作過程：當(dāng)保險柜受到調(diào)溫時，熱敏電阻RT的阻值下降，IC1的C運算放大器“9”腳電壓低于“10”腳，IC1的C運算放大器“8”腳輸出一個高電平給IC2的A或門“4”腳。

傾斜檢測工作過程：當(dāng)保險柜受到傾斜時，水銀開關(guān)傳感器BZ2導(dǎo)通，由電阻R8和R9分壓給IC2的A或門“5”腳一個高電平。

IC2的A或門只要有其中一個腳高電平，“6”腳輸出一個高電平通過VD2、R11對電容C3充電，IC2的B或門“11、13”電壓升高進而使“10”腳輸出高電平，使三極管VT1導(dǎo)通，繼電器JK1吸合，報警器BL1通電后發(fā)出報警信號。而三極管VT2的基極由于繼電器JK1的吸合而成高電平（繼電器JK1未吸合時，三極管VT2基極接地為低電平），VT2導(dǎo)通，繼電器JK2吸合，值班室報警器BL2通電后也發(fā)出報警信號。二、知識鏈接

壓電陶瓷式符號與標(biāo)稱

符號如圖所示，一般可以用字母BZ作標(biāo)稱。

壓電陶瓷式結(jié)構(gòu)、性能與原理壓電陶瓷式傳感器是利用鋯鈦酸鉆或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷配料制成的。常見的壓電陶瓷片都加工成很薄的圓片形狀，在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再將陶瓷片同心地粘在圓形彈性銅片的面上，壓電陶瓷傳感器結(jié)構(gòu)和實物如圖所示。

壓電陶瓷片結(jié)構(gòu)壓電陶瓷傳感器實物圖壓電陶瓷片是靠壓電效應(yīng)效應(yīng)進行聲電轉(zhuǎn)換的。當(dāng)壓電陶瓷片上受到外力加壓時，陶瓷片發(fā)生機械變化，使一部分附在陶瓷片表面上的電荷釋放出來而產(chǎn)生放電現(xiàn)象，當(dāng)壓力取消后，陶瓷片恢復(fù)原狀，電極上又吸附一部分電荷出現(xiàn)充電現(xiàn)象。這種由機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象稱為“正壓電效應(yīng)”，如下圖所示。壓電陶瓷式基本參數(shù)

壓電陶瓷片的阻抗一般在10kΩ左右，如果用作聲-電傳感器時，可以不用阻抗匹配，直接接到放大電路的輸入端，但低頻響應(yīng)差。常用壓電陶瓷片的主要參數(shù)有：諧振頻率：壓電陶瓷片在外力作用下，輸出最大時的外力頻率。諧振電阻：壓電陶瓷片在外力作用下，輸出最大時陶瓷片的阻抗。靈敏度：壓電陶瓷片在一定的外力作用下所產(chǎn)生電動勢大小。電容量：壓電承包單位片極間的電容量。壓電陶瓷式檢測用萬用表R×1k的電阻檔量度壓電陶瓷片極間電阻值應(yīng)大約為10kΩ左右，如果測出來的結(jié)果是無窮大或為零，說明該壓電陶瓷片已經(jīng)損壞，不能使用。用萬用表的直流電壓2.5V（或直流電流50μA）檔可以檢測陶瓷片的靈敏度。把萬用表的兩表筆分別接在壓電陶瓷片的兩電極上，然后用手指按壓壓電陶瓷片，萬用表指針會擺動，擺