壓力及真空度檢測(cè)儀表壓電式壓力及真空度檢測(cè)儀表壓電式壓力及真空度檢測(cè)儀表壓電式4.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4.2、壓電效應(yīng)分析4.3、測(cè)量電路”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；壓力及真空度檢測(cè)儀表壓電式壓力及真空度檢測(cè)儀表壓電式壓力及真14.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4.2、壓電效應(yīng)分析4.3、測(cè)量電路4.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4壓電式傳感器第4.1節(jié)概述4.1.1、作用4.1.2、壓電效應(yīng)4.1.3、壓電式傳感器的特點(diǎn)4壓電式傳感器第4.1節(jié)概述第4.1節(jié)概述4.1.1、作用 壓電傳感器是力敏感元件，將被測(cè)壓力、力、加速度等轉(zhuǎn)換成壓電器件的表面電荷量，以實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)目的。它是一種典型的有源傳感器（或稱發(fā)電型傳感器）它是基于某些材料的壓電效應(yīng)。例如：?jiǎn)尉w，多晶體的壓電陶瓷材料等4.1.2、壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種情形。第4.1節(jié)概述4.1.1、作用第4.1節(jié)概述4.1.2、壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種情形。1.正壓電效應(yīng) 即晶體（電介質(zhì)）受到一定方向上的機(jī)械外力時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象（類似于鐵磁體的磁化現(xiàn)象），晶體的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷（或產(chǎn)生內(nèi)部電場(chǎng)）。當(dāng)力消失后，有重新恢復(fù)不帶電的狀態(tài)。第4.1節(jié)概述4.1.2、壓電效應(yīng)第4.1節(jié)概述4.1.2、壓電效應(yīng)

2.逆壓電效應(yīng) 在晶體（電介質(zhì)）的極化方向上施加外部電場(chǎng)，晶體（電介質(zhì)）產(chǎn)生伸縮機(jī)械形變（或機(jī)械應(yīng)力）。當(dāng)外電場(chǎng)消失則晶體（電介質(zhì)）的機(jī)械形變（機(jī)械應(yīng)力）消失。4.1.3、壓電式傳感器的特點(diǎn) 基于壓電效應(yīng)的壓電傳感器具有許多應(yīng)用特點(diǎn)。

1.響應(yīng)頻帶寬，靈敏度高。第4.1節(jié)概述4.1.2、壓電效應(yīng)第4.1節(jié)概述4.1.3、壓電式傳感器的特點(diǎn)

1.響應(yīng)頻帶寬，靈敏度高。

2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、質(zhì)輕。

3.廣泛應(yīng)用于工程力學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，電聲學(xué)等許多技術(shù)領(lǐng)域。第4.1節(jié)概述4.1.3、壓電式傳感器的特點(diǎn)4.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4.2、壓電效應(yīng)分析4.3、測(cè)量電路4.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4.3節(jié)壓電式傳感器第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析4.3節(jié)壓電式傳感器第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析 石英晶體：又稱水晶體（單晶體）。天然結(jié)構(gòu)的石英晶體呈現(xiàn)一個(gè)正六面體的形狀。如圖所示：第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

其中，X軸——電軸，經(jīng)過六面體棱線

Y軸——機(jī)械軸，垂直于六面體棱面

Z軸——光軸，垂直于晶體截面且與X， Y軸垂直。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 結(jié)論：石英晶體壓電片如圖所示，在其X軸，Y軸方向上加外力F時(shí)，均在X軸的兩個(gè)截面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。而在Z軸方向上加外力時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生任何壓電效應(yīng)。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （1）石英晶體的結(jié)構(gòu) 如圖所示，硅氧離子結(jié)構(gòu)排列，圖(a)第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （1）如圖所示， 如果用

表示，

表示則形成正六邊形對(duì)稱排列，圖(b)

第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （2）外力時(shí) 如圖所示，三個(gè)大小相等，夾角的正負(fù)電荷之間的電偶極矩 其中

第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （2）外力時(shí) 且 （合電偶極矩為零，不呈現(xiàn)極性） （3）在X軸方向上加壓力時(shí)（縱向壓電效應(yīng)），如圖所示，正負(fù)電荷離子相對(duì)位置發(fā)生變化。

第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （3）在X軸方向上加壓力時(shí)（縱向壓電效應(yīng)） 則電偶極矩在X軸方向分量，在X正方向上產(chǎn)生正電荷。X軸的反方向上產(chǎn)生負(fù)電荷。在Y軸和Z軸上不產(chǎn)生電荷。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （4）在X軸方向上加拉力時(shí)（縱向壓電效應(yīng)） 如圖所示。同理： 則X軸正方向上產(chǎn)生負(fù)電荷。其反方向上產(chǎn)生正電荷。在Y軸和Z軸方向上不產(chǎn)生電荷。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

1.壓電效應(yīng)過程分析 （5）在Y軸方向上加拉力時(shí)(橫向壓電效應(yīng))

當(dāng)（拉力），其效果如圖(b)（壓力）時(shí)的情況相似。 當(dāng)（壓力），其效果如圖(c)（拉力）時(shí)的情況相似。 （6）在Z軸方向上加外力時(shí)（無(wú)壓電效應(yīng)） 由于正負(fù)離子位置保持不變，其 所以不產(chǎn)生任何方向上的壓電效應(yīng) 第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

2.電荷大小分析 （1）在X軸方向上加外力時(shí)

在X軸表面上產(chǎn)生的電荷量 （垂直于X軸表面上的電荷量） 其中：——壓電系數(shù)

分析：作用力使晶體發(fā)生形變，并發(fā)生極化現(xiàn)象產(chǎn)生一定的極化強(qiáng)度。 其極化強(qiáng)度：與應(yīng)力大小有關(guān)則：第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

2.電荷大小分析 （1）在X軸方向上加外力時(shí)

在X軸表面上產(chǎn)生的電荷量 其極化強(qiáng)度：與應(yīng)力大小有關(guān)則：（：X軸方向截面積） 而極化強(qiáng)度在數(shù)值上等于晶體表面上的電荷密度。即 所以成立第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

2.電荷大小分析 （1）在X軸方向上加外力時(shí)

相應(yīng)的逆壓電效應(yīng) 根據(jù)逆壓電效應(yīng)，在X軸方向上施加外電壓 作用下，則產(chǎn)生晶體形變 （式中是壓力片的厚度） 相對(duì)應(yīng)變

（：X軸方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度）第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

2.電荷大小分析 （2）同樣在Y軸方向上加外力時(shí)

第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

2.電荷大小分析 （2）在Y軸方向上加外力時(shí)

在X軸方向表面上產(chǎn)生的電荷

（壓電系數(shù)） 分析： 而電荷密度成立第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

2.電荷大小分析 （2）在Y軸方向上加外力時(shí)

同理逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的形變 在X軸方向上加電場(chǎng) 則

其相對(duì)應(yīng)變 第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析

3.結(jié)論 （1）無(wú)論是正或逆壓電效應(yīng)，其作用力（或應(yīng)變）與電荷（或電場(chǎng)強(qiáng)度）之間呈線性關(guān)系。 （2）晶體在哪個(gè)方向上有正壓電效應(yīng)，則在此方向上一定存在逆壓電效應(yīng)。 （3）石英晶體不是在任何方向上都存在壓電效應(yīng)的。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.1、石英晶體壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析 壓電陶瓷是屬于鐵電體一類物質(zhì)，是人工制造的多晶體材料。具有類似鐵磁體材料磁疇結(jié)構(gòu)的電疇結(jié)構(gòu)——即電疇特性。1.電疇特性和極化處理 （1）電疇特性 是指材料分子自發(fā)形成的分子團(tuán)，如圖所示。 具有一定的極化方向，從而存在一定的電場(chǎng)，但是分子團(tuán)的雜亂無(wú)章無(wú)規(guī)則排列，在無(wú)外電場(chǎng)的作用下，其呈現(xiàn)中性。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

1.電疇特性和極化處理 （1）電疇特性如圖所示。

第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

1.電疇特性和極化處理 （2）極化處理 在電場(chǎng)的作用下，電疇分子團(tuán)有規(guī)則排列（趨于外電場(chǎng)方向）從而使材料得到極化，如圖（b）所示。外電場(chǎng)去除后，其內(nèi)部殘存剩余極化強(qiáng)度圖（c）所示。 （3）壓電陶瓷需經(jīng)過極化處理后才具有一定的壓電效應(yīng)。第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 極化處理后的壓電陶瓷材料，在其極化方向上施加外力時(shí)將會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。但其過程不同于石英晶體壓電過程。 （1）在未受外力作用下 在未受外力作用下，整個(gè)壓電片如圖所示第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 （1）在未受外力作用下第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 （1）在未受外力作用下 不呈現(xiàn)極性而是中性。 這是因?yàn)闅堄鄻O性強(qiáng)度產(chǎn)生正負(fù)束縛電荷，并且吸附了外界自由電荷起到屏蔽和抵消片內(nèi)極化強(qiáng)度對(duì)外界的作用。 （2）在外加與極化方向平行壓力F時(shí)第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 （2）在外加與極化方向平行壓力F時(shí)第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 （2）在外加與極化方向平行壓力F時(shí) 如圖所示，壓電片產(chǎn)生壓縮形變，使得正負(fù)束縛電荷距離變化，其極化強(qiáng)度也相應(yīng)變小，導(dǎo)致吸附表面的自由電荷一部分釋放形成放電現(xiàn)象。當(dāng)外力消失后，又恢復(fù)原狀，吸附外界自由電荷，類似充電現(xiàn)象。因而產(chǎn)生了一個(gè)充放電的壓電效應(yīng)。（即將機(jī)械能-

電能）第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 （3）逆壓電效應(yīng)分析第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析

2.壓電效應(yīng)分析 （3）逆壓電效應(yīng)分析 如圖所示，在極化方向 上施加一個(gè)相同方向的外電場(chǎng)E時(shí)，則產(chǎn)生增大極化強(qiáng)度的作用，使得正負(fù)束縛電荷距離增加，即產(chǎn)生極化方向上的伸長(zhǎng)形變，同理，外電場(chǎng)方向改變，則產(chǎn)生一個(gè)壓縮形變。（電能-

機(jī)械能）第4.2節(jié)壓電效應(yīng)分析4.2.2、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分4.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4.2、壓電效應(yīng)分析4.3、測(cè)量電路4.3節(jié)壓電式傳感器4.1、概述4.3節(jié)壓電式傳感器壓電測(cè)力元件的電荷信號(hào)對(duì)壓電材料在外力作用下的信號(hào)幅值估算。設(shè)壓電敏感元件面積A=1cm2、厚度t=1mm、應(yīng)力σ=1N/m2（即0.01g/cm2），考慮鋯鈦酸鉛，取其壓電電荷系數(shù)d=300×10-12C/N，兩極板上的電荷密度為 也就是說在1cm2電極表面的電荷Q=3×10-14C，大約相當(dāng)于190000個(gè)電子[1]。這雖然是個(gè)極小的微觀量，但在現(xiàn)代的低噪聲、高輸入阻抗、高放大倍數(shù)的電荷放大器完全可以把它放大為儀器儀表可以讀出的程度。4.3節(jié)壓電式傳感器壓電測(cè)力元件的電荷信號(hào)4.3節(jié)壓電式傳感器壓電測(cè)力元件的電荷信號(hào)為了計(jì)算壓電元件兩極板上的電勢(shì)差，首先需要知道電容C。取鋯鈦酸鉛的相對(duì)介電常數(shù)為1500。以上壓電元件的電容量為兩極板上的電壓則為 可見0.01g/cm2這樣微小的應(yīng)力就可在鋯鈦酸鉛元件的極板上產(chǎn)生23μV的電壓，下面我們?cè)賮?lái)計(jì)算一下為產(chǎn)生這樣大小的電信號(hào)，壓敏元4.3節(jié)壓電式傳感器壓電測(cè)力元件的電荷信號(hào)4.3節(jié)壓電式傳感器壓電測(cè)力元件的電荷信號(hào) 件的厚度改變有多大,由胡克定律知相對(duì)形變與應(yīng)力是線性關(guān)系，比例系數(shù)是楊氏模量E，即有取鋯鈦酸鉛的楊氏模量為1011N/m2，則有4.3節(jié)壓電式傳感器壓電測(cè)力元件的電荷信號(hào)4.3節(jié)壓電式傳感器壓電效應(yīng)測(cè)力特點(diǎn)是：信號(hào)的產(chǎn)生不需要由外電源提供能量。壓電元件在力的作用下產(chǎn)生的電荷量極小，電荷放大器必須具有較高的輸入阻抗以使壓敏元件產(chǎn)生的微小電荷信號(hào)不至于很快流失，并且需要低噪聲和高放大倍數(shù)。壓電效應(yīng)測(cè)力傳感器有高阻抗電荷模式和低阻抗電壓模式兩種。4.3節(jié)壓電式傳感器壓電效應(yīng)測(cè)力特點(diǎn)是：信號(hào)的產(chǎn)生不需要由4.3節(jié)壓電式傳感器第4.3節(jié)測(cè)量電路4.3.1、等效電路4.3.2、測(cè)量電路4.3.3、壓電片的連接方式4.3節(jié)壓電式傳感器第4.3節(jié)測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

1.壓電傳感器等效電路 壓電晶體在受外力作用下，其電極表面產(chǎn)生正負(fù)極性的電荷，因此可以看成一個(gè)靜電發(fā)生器，其類似一個(gè)以壓電材料為介質(zhì)的電容器如圖所示。第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

1.壓電傳感器等效電路

當(dāng)兩極板有異性電荷時(shí)，極板之間的電壓

第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

2.等效電路圖 （1）壓電傳感器等效電路可以等效以下兩種情況

等效電壓源如圖（a）所示 其中：第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

2.等效電路圖 （1）壓電傳感器等效電路可以等效以下兩種情況

等效電荷源如圖（b）所示 其中：第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

2.等效電路圖 （2）壓電晶體不適合靜態(tài)測(cè)量 由以上等效電路可知，只有當(dāng)壓電傳感器內(nèi)部無(wú)漏損或外接負(fù)載時(shí)，其受力后產(chǎn)生的電荷才能保持，否則將會(huì)放電釋放。對(duì)于靜態(tài)、低頻測(cè)量是極不利的。只有外力不斷高頻率作用下，才能得以補(bǔ)充，因此在這個(gè)意義上來(lái)講，壓電晶體不適合靜態(tài)測(cè)量。第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

3.實(shí)際應(yīng)用時(shí)，壓電傳感器完整等效電路 （1）完整的電壓源等效電路

第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路

3.實(shí)際應(yīng)用時(shí)，壓電傳感器完整等效電路 （2）完整的電荷源等效電路

第4.3測(cè)量電路4.3.1、等效電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

1.壓電傳感器前置放大器的作用 由于傳感器內(nèi)阻很大，而輸出信號(hào)很小，一般不能直接取用，故需加裝前置放大器，其作用有： （1）將傳感器的高輸出阻抗變換成放大器的低輸出阻抗。 （2）放大器放大傳感信號(hào)

2.前置放大器的形式 根據(jù)壓電傳感器等效電路可知，傳感器可以是電壓形式輸出也可以是電荷形式輸出，所以相應(yīng)有兩種放大器。 第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

2.前置放大器的形式 根據(jù)壓電傳感器等效電路可知，傳感器可以是電壓形式輸出也可以是電荷形式輸出，所以相應(yīng)有兩種放大器。 （1）電壓型放大器 （2）電荷型放大器

3.電壓放大器分析

（1）原理圖

第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（1）如圖所示，其中等效電阻R:等效電容C:當(dāng)外力作用下：（為幅值）根據(jù)壓電效應(yīng)(為壓電系數(shù)) 第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（1） 根據(jù)壓電效應(yīng) 而（2）放大器輸入分析第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（2）放大器輸入分析 當(dāng)：時(shí)上式簡(jiǎn)化 其幅值第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（3）結(jié)論

放大器的輸入與作用力的頻率無(wú)關(guān)，因此具較好的高頻響應(yīng)特性 改變壓電傳感器的引線電纜長(zhǎng)度時(shí)，其電纜電容的變化將引起放大器輸入信號(hào)的變化。因此在測(cè)量中通常電纜長(zhǎng)度需固定（=常數(shù)）否則會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。 電壓靈敏度第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（3）結(jié)論 電壓靈敏度 即，靈敏度與電路電容大小成反比關(guān)系。所以一般要求放大器的內(nèi)阻增大（電容C降低），則滿足條件。并且傳感器有較好的低頻特性。從而提高了靈敏度第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

4.電荷放大器[1]分析

（1）原理圖

如圖所示，具有深度負(fù)反饋的高增益放大器。第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析 （2）放大器輸出分析 忽略，和的分流作用 則輸入電荷： 其中：第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析 （2）放大器輸出分析

(C為等效電容)第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路(C為等效電容)第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析 （2）放大器輸出分析

由此可得：第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路由此可得：第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析 （2）放大器輸出分析

當(dāng)時(shí)，即（）

則 第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（3）結(jié)論

放大器的輸出正比于信號(hào)，線性轉(zhuǎn)換 電壓靈敏度 其大小取決于反饋電容的大小。 與電壓放大器不同，電纜電容與放大器的輸入電容不會(huì)對(duì)輸出產(chǎn)生產(chǎn)生影響，故電纜引線長(zhǎng)度變化不會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析

（4）開環(huán)放大倍數(shù)對(duì)精度的影響 在上述討論中要求則成立。所以當(dāng)不是很大時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)誤差 則(其)第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路(其第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路

3.電壓放大器分析 （4）開環(huán)放大倍數(shù)對(duì)精度的影響 那么當(dāng)，，而要時(shí) 則 要求對(duì)于一般放大器該要求可以達(dá)到第4.3測(cè)量電路4.3.2、測(cè)量電路第4.3測(cè)量電路4.3.3、壓電片的連接方式 在實(shí)際使用中壓電片的連接方式不同，具有不同的靈敏度，采用增加壓電片的數(shù)目和適當(dāng)?shù)倪B接方式，可以提高傳感器的靈敏度1.壓電片的并聯(lián)形式 如圖所示，并聯(lián)形式片上的負(fù)極集中在中間極上，其輸出電容為單