關于壓電式傳感器的應用第1頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三傳感器上蓋為傳力元件，它的外緣壁厚為0.1~0.5mm，外力作用使它產(chǎn)生彈性變形，將力傳遞到石英晶片上。石英晶片采用xy切型，利用其縱向壓電效應，通過d11實現(xiàn)力—電轉(zhuǎn)換。第2頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三下圖是一種壓電式加速度傳感器的結構圖。它主要由壓電元件、質(zhì)量塊、預壓彈簧、基座及外殼等組成。整個部件裝在外殼內(nèi)，并由螺栓加以固定。圖2壓電式加速度傳感器結構圖例1壓電式加速度傳感器第3頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三當加速度傳感器和被測物一起受到?jīng)_擊振動時，壓電元件受質(zhì)量塊慣性力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，此慣性力是加速度的函數(shù)，即F=ma式中：F——質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力；

m——質(zhì)量塊的質(zhì)量；

a——加速度。第4頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三與加速度a成正比。因此，測得加速度傳感器輸出的電荷便可知加速度的大小。此時慣性力F作用于壓電元件上，因而產(chǎn)生電荷q，當傳感器選定后，m為常數(shù)，則傳感器輸出電荷為第5頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三例2壓電式壓力傳感器圖3壓電式測壓傳感器引線殼體基座壓電晶片受壓膜片導電片p第6頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三當膜片受到壓力F作用后，在壓電晶片表面上產(chǎn)生電荷。在一個壓電片上所產(chǎn)生的電荷q為即：壓電式壓力傳感器的輸出電荷q與輸入壓強P成正比。第7頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三例3壓電式聲傳感器壓電陶瓷換能器結構圖鋁頭螺釘黃銅尾部壓電陶瓷圓環(huán)當交變信號加在壓電陶瓷片兩端面時，由于壓電陶瓷的逆壓電效應，陶瓷片會在電極方向產(chǎn)生周期性的伸長和縮短。第8頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三當一定頻率的聲頻信號加在換能器上時，換能器上的壓電陶瓷片受到外力作用而產(chǎn)生壓縮變形，由于壓電陶瓷的正壓電效應，壓電陶瓷上將出現(xiàn)充、放電現(xiàn)象，即將聲頻信號轉(zhuǎn)換成了交變電信號。這時的聲傳感器就是聲頻信號接收器。如果換能器中壓電陶瓷的振蕩頻率在超聲波范圍，則其發(fā)射或接收的聲頻信號即為超聲波，這樣的換能器稱為壓電超聲換能器。第9頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三例4壓電式流量計圖4壓電式流量計流量顯示輸出信號換能器換能器接收接收發(fā)射發(fā)射壓電超聲換能器每隔一段時間(如1/100s)發(fā)射和接收互換一次。在順流和逆流的情況下，發(fā)射和接收的相位差與流速成正比。第10頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三例5壓電式傳感器在測漏中的應用ABO點LALB地面L如果地面下一均勻的自來水直管道某處O發(fā)生漏水，水漏引起的振動從O點向管道兩端傳播，在管道上A、B兩點放兩只壓電傳感器，由從兩個傳感器接收到的由O點傳來的t0時刻發(fā)出的振動信號所用時間差可計算出LA或LB。第11頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三兩者時間差為Δt=tA-tB=（LA-LB

）/v又L=LA+LB，所以第12頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三例6壓電聲傳感器在超聲速測量實驗中的應用圖5超聲速測量實驗裝置信號發(fā)生器S1示波器頻率計S2l游標卡尺第13頁，講稿共15頁，2023年5月2日，星期三當信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦交流信號加在壓電陶瓷片兩端面時，壓電陶瓷片將產(chǎn)生機械振動，在空氣中激發(fā)出聲波。所以，換能器S1是聲頻信號發(fā)生器。當S發(fā)出的聲波信號經(jīng)過空氣傳播到達換能器S2時，空氣振動產(chǎn)生的壓力作用在S2的壓電陶瓷片上使之出現(xiàn)充、放電現(xiàn)象，在示波器上就能