壓電式傳感器的應用一：概述80已進入傳感器時代，日本那么把傳感器技術列為十大技術之創(chuàng)立。二：根本原理三：應用原理壓電式傳感器的應用原理就是利用壓電材料的壓電效應這個特性，即當有這實際上是不可能的，因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量。2號；二是把高阻抗輸入變換為低阻抗輸出。圖1厚度變形的壓縮式 圖2環(huán)形剪切型壓電效應壓電效應可分為正壓電效應和逆壓電效應。圖3正壓電效應 圖4逆壓電效1、正壓電效應當晶體受到某固定方向外力的作用時,內部就產生電極化現(xiàn)象,同時在某兩個大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應制成的。2、負壓電效應對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現(xiàn)象。用逆壓電效應制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、55壓電材料兩種。壓電材料的特性參數(shù)主要包括1〕壓電常數(shù)，它是衡量材料壓電效應強弱的參數(shù)，直接關系到壓電傳感器的靈敏度2345〕電阻，壓電材料的絕緣電阻將減少電荷泄露，從而改善壓電傳感器的低頻特性6料開始喪失壓電性的溫度。SiO2，有三個硅離子和六個氧離子，后者是成對的，所以一個和兩個交替排列。圖5石英晶體ZXYX1被擠入氧離子2和64被擠入硅離子3和5ABY3和氧離子2，以及硅離子5和氧離子6CDAXbXYXXZ壓電傳感器測量電路除在校準用的標準壓力傳感器或高精度壓力傳感器中采用石英晶體做壓電元件外，一般壓電式壓力傳感器的壓電元件材料多為壓電陶瓷，也有以改變壓力的測量范圍；在配用電荷放大器時，可以用將多個壓電元件并聯(lián)的方式進步傳感器的靈敏度；在配用電壓放大器時，可以用將多個壓電元件串聯(lián)的方式進步傳感器的靈敏度。到高輸入阻抗的前置放大器中，經過阻抗交換以后，方可用一般的放大檢波電路再將信號輸入到指示儀表或記錄器中。 (其中，測量電路的關鍵在高阻抗輸入的前置放大器?！城爸梅糯笃鞯淖饔茫阂皇菍鞲衅鞯母咦杩馆敵鲎儞Q為低阻抗輸出；二是放大傳感器輸出的微弱電信號。前置放大器電路有兩種形式：一是用電阻反響的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓 (傳感器的輸出)成正比；另一種是用帶電容板反響的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。由于電荷放大器電路的電纜長度變化的影響不大，幾乎可以忽略不計，故而電荷放大器應用日益廣泛。圖 6電壓等效電路，圖7簡化電路：CCa+-CauiuR1aRaCcRiCiuaRCR2圖6電壓等效電路7RR uq/c其中，ui為放大器輸入電壓；cc cc a

;R i;R R a aa i假設壓電傳感器受力為F=Fmsinωt那么在壓電元件上產生的電壓為dFu a Ca

sintUm

sintm式中 um

－壓電元件輸出電壓幅值u

d*f /cm amd－壓電系數(shù)。m而在放大器輸入端形成的電壓為:

1RR 1 au u dFai R 1 a

1jR(CC) m1 jCa

R 1jCui 的幅值

im為:uim

d

RuR(Cua

C Cc

)1

u d F12R2(C 12R2(C CC)2maci當 時，放大器的輸入電壓為

i c a電壓放大器的功能是將壓電傳感器的高輸出阻抗變?yōu)檩^低阻抗，并將壓電式傳感器的微弱電壓信號放大，因此，也稱為阻抗變換器RfRfCfNQCaRaRiCi圖8電荷放大器U假設忽略電阻Ra、Ri及Rf的影響，那么輸入到放大器的電荷量為Qi=Q-Qf,UQ U)C (U0U)C (10Cf i 0 而

A 0 f A f式中，A為開環(huán)放大系數(shù)。所以有：

U U U 0(CA i

CCc

)Q[(1A) 0CA fAQ

]Q(1A) 0CA f故放大器的輸出電壓為

U0CCCi c

(1A)Cf當A>>1(1+A)

CCC 時，放大器輸出電壓可以表示為:i c aU Q0 Cf電荷放大器常作為壓電傳感器的輸入電路，由一個反響電容Cf和高增益運算放大器構成。在電荷放大器中，輸出電壓Uo與連接電纜電容Cc無關，而與電荷量Q成正比，這是電荷放大器的突出優(yōu)點，這對信號的測量很方便，因此，電荷放大器被廣泛地應用于壓電傳感器的測量電路中。四．總結四．總結重量輕等優(yōu)點。因此應用領域廣泛：電聲學，生物醫(yī)學和工程力學等等。它能測也能測量大的壓力。由于它的使用壽命長，重量較輕，體積較小，構造簡單，因量，也是非常廣泛的。特別在航空領域里，它有著特殊的地位。玻璃破碎報警器該報警器利用壓電陶瓷對振動敏感的特性來接收玻璃受撞擊和破碎時產生貴重金飾和其它商品柜臺等場合。電路原理：9BVT1VT2C2VT2VD1VD2VT3VT3R4VSHA方可解除警報聲。圖9玻璃破碎報警器該裝置的電源是由電源變壓器T220V12VQDC512V當電網(wǎng)停頓供電時，G，G報警電路處于準備狀態(tài)，非常實用可靠。元器件選擇與制作：HALQ46-88DBHTD27A-1FT271A、100VMCR100-1VT1～VT390143DG8NPNβ>200VD1～VD31N4001型硅二極管。QDQL-lA/50V1N4001T220V/12V、5WG5RPWH7R1～R4RTX-1/8WC3CD11-16VC4CT1C5CD11-25VSBKWXBBBRP壓電式測力傳感器壓電式測力傳感器壓電式測力傳感器是利用壓電元件直接實現(xiàn)力-電轉換的傳感器，在拉、壓態(tài)力。按測力狀態(tài)分，有單向、雙向和三向傳感器，它們在構造上根本一樣。圖10壓電式單向測力傳感器的構造圖壓電式壓力傳感器的構造類型很多，但它們的根本原理與構造仍與壓電式加速度和力傳感器大同小異。突出的不同點是，它必須通過彈性膜、盒等，把壓力搜集、轉換成力，再傳遞給壓電元件。為保證靜態(tài)特性及其穩(wěn)定性，通常多采用石英晶體作為壓電元件。壓電式加速度傳感器圖11壓縮式壓電加速度傳感器的構造原理圖圖11壓電加速度傳感器在使用中最主要的三項指標為：a電荷靈敏度〔或電壓靈敏度〕、b諧振頻率〔工作頻率在諧振頻率1/3以下〕、c最大橫向靈敏度比。由于壓電式傳感器的輸出電信號是微弱的電荷，而且傳感器本身有很大內阻，將信號輸給指示儀表或記錄器。壓電式傳感器的開展趨勢：