4.壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘妭鞲衅鞯脑砗蜏y(cè)量振動(dòng)的方法。二、基本原理：二、基本原理：1、壓電效應(yīng)：具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料，常見的壓電材料有兩類壓電單晶體，如石英、酒石酸鉀鈉等；人工多晶體壓電陶瓷，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。壓電材料受到外力作用時(shí)，在發(fā)生變形的同時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，它表面會(huì)產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回復(fù)到原不帶電狀態(tài)，當(dāng)作用力的方向改變后電荷的極性也隨

2、之改變，如圖4—1(a)、(b)、(c)所示。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。(a)(b)(c)圖4—1壓電效應(yīng)2、壓電晶片及其等效電路通常將壓電元件等效為一個(gè)電荷源與電容相并聯(lián)的電路如4—2(b)所示。其中ea=QCa。式中，ea為壓電晶片受力后所呈現(xiàn)的電壓，也稱為極板上的開路電壓；Q為壓電晶片表面上的電荷；Ca為壓電晶片的電容。實(shí)際的壓電傳感器中，往往用兩片或兩片以上的壓電晶片進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)。壓電晶片并聯(lián)時(shí)如圖4—2(c)所示，兩晶片正極集中

3、在中間極板上，負(fù)電極在兩側(cè)的電極上，因而電容量大，輸出電荷量大，時(shí)間常數(shù)大，宜于測(cè)量緩變信號(hào)并以電荷量作為輸出。(a)壓電晶片(b)等效電荷源大倍數(shù)；Cf為電荷放大器反饋電容。將ey=Kei代入式(20—1)，可得到放大器輸出端電壓ey與傳感器電荷Q的關(guān)系式：設(shè)C=CaCcCiey=KQ[(CCf)KCf]……（20—2）當(dāng)放大器的開環(huán)增益足夠大時(shí)，則有KCfCCf（20—2）簡(jiǎn)化為ey=QCf……（20—3）式（21—3）表明，在一定

4、條件下，電荷放大器的輸出電壓與傳感器的電荷量成正比，而與電纜的分布電容無關(guān)，輸出靈敏度取決于反饋電容。所以，電荷放大器的靈敏度調(diào)節(jié)，都是采用切換運(yùn)算放大器反饋電容的辦法。采用電荷放大器時(shí)，即使連接電纜長(zhǎng)度達(dá)百米以上，其靈敏度也無明顯變化，這是電荷放大器的主要優(yōu)點(diǎn)。5、壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)原理圖壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)原理、電荷放大器與實(shí)驗(yàn)面板圖由圖20—4(a)、(b)所示。圖4—4(a)壓電加速度傳感器實(shí)驗(yàn)原理框圖圖4—4(b)電荷放大器