項(xiàng)目一力和壓力的檢測C目錄ONTENTS01電子稱的設(shè)計(jì)與制作03電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)與制作02汽車燃油表顯示電路的設(shè)計(jì)與制作04振動(dòng)報(bào)警電路的設(shè)計(jì)與制作一、任務(wù)描述利用壓電振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)報(bào)警電路，當(dāng)感受到振動(dòng)時(shí)，報(bào)警電路啟動(dòng)，發(fā)出聲音報(bào)警。

任務(wù)四振動(dòng)報(bào)警電路的設(shè)計(jì)與制作想一想：如何實(shí)現(xiàn)？二、任務(wù)分析信號(hào)檢測電路信號(hào)處理電路報(bào)警電路關(guān)鍵問題：如何檢測振動(dòng)三、知識(shí)鏈接1、壓電式傳感器

壓電式傳感器是受壓產(chǎn)生電信號(hào)的一類傳感器。

有源傳感器

它可以測量最終能變換為力的各種物理量，例如力、壓力、加速度等。電信號(hào)壓力壓電效應(yīng)演示

當(dāng)力的方向改變時(shí)，電荷的極性隨之改變，輸出電壓的頻率與動(dòng)態(tài)力的頻率相同；當(dāng)動(dòng)態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時(shí)，電荷將由于表面漏電而很快泄漏、消失。1）壓電效應(yīng)某些電介質(zhì),當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí),其內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷,當(dāng)外力去掉后,其又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變。有時(shí)人們把這種機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能的現(xiàn)象,稱為“正壓電效應(yīng)”。相反,當(dāng)在電介質(zhì)極化方向施加電場,這些電介質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生變形,這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”（電致伸縮效應(yīng)）2）壓電材料（1）石英晶體；（2）壓電陶瓷；（3）高分子壓電材料。（1）石英晶體天然形成的石英晶體外形天然石英晶體外形

石英晶體是一種應(yīng)用廣泛的壓電晶體。它是二氧化硅單晶，屬于六角晶系。天然石英晶體的外形為規(guī)則的六角棱柱體。從晶體上沿XYZ軸線切下一片平行六面體的薄片稱為晶體切片。石英晶體有哪三個(gè)軸分別起什么作用？x軸，y軸，z軸。

縱向軸z稱為光軸,經(jīng)過六面體棱線并垂直于光軸的x軸稱為電軸,與x和z軸同時(shí)垂直的軸y稱為機(jī)械軸。當(dāng)沿著X軸對(duì)壓電晶片施加力時(shí)，將在垂直于X軸的表面上產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱為縱向壓電效應(yīng)。沿著y軸施加力的作用時(shí)，電荷仍出現(xiàn)在與X軸垂直的表面上，這稱之為橫向壓電效應(yīng)。當(dāng)沿著Z軸方向受力時(shí)不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。為什么會(huì)有壓電效應(yīng)？

石英晶體的每一個(gè)晶體單元中，有三個(gè)硅離子和六個(gè)氧離子，正負(fù)離子分布在正六邊形的頂角上，。當(dāng)作用力為零時(shí)，正負(fù)電荷相互平衡，所以外部沒有帶電現(xiàn)象,而受力后破壞了平衡,就帶電了。石英晶片受壓力或拉力時(shí)，電荷的極性如下圖所示壓力大小和電荷多少是什么關(guān)系？產(chǎn)生的電荷為：石英晶體薄片

石英晶體在振蕩電路中工作時(shí)，壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)交替作用，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩輸出頻率。（2）壓電陶瓷壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。壓電陶瓷的實(shí)現(xiàn)原理？壓電陶瓷的主要材料？壓電陶瓷及其換能器外形（3）高分子壓電材料

玻璃打碎報(bào)警裝置將高分子壓電測振薄膜粘貼在玻璃上，可以感受到玻璃破碎時(shí)會(huì)發(fā)出的振動(dòng)，并將電壓信號(hào)傳送給集中報(bào)警系統(tǒng)。粘貼位置2、壓電式傳感器的等效電路壓電傳感器也可以等效為電容器相并聯(lián)一個(gè)電荷源。壓電傳感器可以等效為一個(gè)電壓源和一個(gè)電容串聯(lián)等效電路

電荷源電壓源

3、壓電式傳感器的測量電路壓電傳感器的輸出可以是電壓信號(hào),也可以是電荷信號(hào),因此前置放大器也有兩種形式:電壓放大器和電荷放大器。實(shí)現(xiàn)什么作用？把壓電傳感器的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗;放大傳感器輸出的微弱信號(hào)。電壓放大器電荷放大器q

注意：壓電式傳感器不能用于測量靜態(tài)量值。壓電傳感器適宜作動(dòng)態(tài)測量。兩個(gè)壓電元件的如何連接？有何不同？4、壓電片的連接方式+串聯(lián)q’=qC’=C/2U’=2U+并聯(lián)q’=2qC’=2C