(3.2.7)--测试3-6机械工程测试技术基础.ppt

**第六节压电式传感器能量转换型传感器一．压电效应：⒈正向压电效应：机电⒉逆向压电效应：电机可逆过程二．压电材料：单晶石英晶体铌酸锂，钽酸锂多晶----压电陶瓷（钛酸钡，锆钛酸铅PZT）新型材料⒈石英晶体xzy光轴机械轴电轴石英晶体并不是在任何方向都存在压电效应。压电效应模型：①纵向效应：②横向效应：③切向效应：特点：温度稳定好；机械强度高；可用来测量大量程的力和加速度。⒉压电陶瓷多晶铁电体极化特点：制造工艺成熟；灵敏度好；成本低。三．压电式传感器及其等效电路：⒈等效电路：具有一定电容的电荷源等效电容：开路电压：等效电路：等效电路wA(w)一阶高通环节当时，可见压电元件具有优良的高频特性，低频特性不好。为了改善其低频特性（降低下限截止频率），需有较大的R0或C。而R0≈Ri，即压电元件需后接高输入阻抗的运算放大器。能实现不失真传输。⒉压电元件常用结构形式C’=2Cu’=uq’=2q时间常数大，动态响应差，适合于慢变信号的测量。以电荷量输出的场合。C’=C/2u’=2uq’=q时间常数小，动态响应好，适合于快变信号的测量。以电压作为输出的场合。①并联：②串联：四．测量电路⒈压电传感器对测量电路的要求：压电传感器内阻很高，且信号微弱，因此，一般不能直接显示和记录，而需经过二次仪表进行阻抗变换和信号放大。压电传感器需后接高输入阻抗的前置放大器。⒉前置放大器的作用：阻抗变换（高输入阻抗低输出阻抗）放大微弱信号⒊前置放大器的形式：电压放大器：电荷放大器：电阻反馈；输出电压与输入电压成正比。带电容负反馈的高增益运放；输出电压与输入电荷成正比。①电压放大器问题：输出电压与电缆电容有关。如果电缆电容变化，灵敏度也随之变化。②电荷放大器：（高频等效电路）由电荷平衡建立方程式：输出电压与传感器的电荷量近似正比，且只与反馈电容有关，不受电缆电容的影响。五．压电式传感器的应用：1、测力；2、测压力；3、测加速度。六．应用举例：⒈压电加速度传感器：①结构原理：②动态响应：设被测振动位移x0，质量块振动位移xm；质量块相对于被测振动体的位移xi=xm－x0。