胡楊鐵道機(jī)車專業(yè)教學(xué)資源庫湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講：胡揚(yáng)《機(jī)車車輛檢測技術(shù)》課程湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院胡揚(yáng)壓電式傳感器的應(yīng)用目錄CONTENTS01加速度傳感器02壓力傳感器加速度傳感器壓縮型壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理圖1－基座2－引出電極3－壓電晶片4－質(zhì)量塊5－彈簧6－殼體

壓電晶片由兩片壓電片并聯(lián)而成，兩壓電片中間的金屬片焊接在一根導(dǎo)線上并引出，另一端與基座相連，彈簧給壓電晶片施加預(yù)緊力的。

基座底部的螺孔將傳感器與試件固定在一起，質(zhì)量塊有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上，在壓電片兩個(gè)表面上就有電荷產(chǎn)生，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路處理，則可測得加速度大小。

當(dāng)加速度傳感器和被測物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，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。

加速度傳感器

輸出電荷與加速度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(shí)慣性力F作用于壓電元件上，因而產(chǎn)生電荷q，當(dāng)傳感器選定后，m為常數(shù)，則傳感器輸出電荷為加速度傳感器彎曲型壓電式加速度傳感器1－金屬片；2－壓電片；3－質(zhì)量塊

下圖一種彎曲型壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。它是由特殊的壓電懸臂梁構(gòu)成，這種傳感器具有很高的靈敏度和很好的低頻響應(yīng)。主要用在醫(yī)學(xué)上和其它需低頻響應(yīng)好的領(lǐng)域，如地殼和建筑物的振動(dòng)等。加速度傳感器2.壓電式壓力傳感器壓電式測壓傳感器引線殼體基座壓電晶片受壓膜片導(dǎo)電片p當(dāng)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(gè)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(qiáng)P成正比。壓力傳感器壓電式金屬加工切削力測量圖為利用壓電陶瓷傳感器測量刀具切削力的示意圖。切削力：金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切削所需的力，稱為切削力。切削力的來源：測力儀的測量原理是利用切削力作用在測力儀的彈性元件上所產(chǎn)生的變形，或作用在壓電晶體上產(chǎn)生的電荷經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后，讀出Fz

、Fx和Fy的值。壓力傳感器由于壓電陶瓷元件的自振頻率高，特別適合測量變化劇烈的載荷。圖中壓電傳感器位于車刀前部的下方，當(dāng)進(jìn)行切削加工時(shí)，切削力通過刀具傳給壓電傳感器，壓電傳感器將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，記錄下電信號(hào)的變化便測得切削力的變化。壓力傳感器

當(dāng)使用者將開關(guān)往里按時(shí)，壓縮一個(gè)彈簧并釋放，有一很大的力沖擊壓電陶瓷，由于壓電效應(yīng)，在壓電陶瓷上產(chǎn)生數(shù)千伏高壓脈沖，通過電極尖端放電，產(chǎn)生了電火花；將開關(guān)旋轉(zhuǎn)，把氣閥門打開，電火花就將燃燒氣體點(diǎn)燃了。燃?xì)恻c(diǎn)火器煤氣灶電子點(diǎn)火裝置示意圖壓力傳感器壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器在體育動(dòng)態(tài)測量中的應(yīng)用壓電式步態(tài)分析跑臺(tái)壓電式縱跳訓(xùn)練分析裝置壓電傳感器測量雙腿跳的動(dòng)態(tài)