压电式传感器研讨.ppt

压缩式的压电式加速度传感器的其它结构 (a)中央安装压缩式 (b)隔离基座压缩式 (C) 倒挂中心压缩型 2）剪切型 与压缩式加速度传感器相比，剪切式加速度传感器是一种很有发展前途的传感器，并有替代压缩式的趋势。 (a) 环形剪切式结构 (b) 扁环形剪切式结构 (c) H形剪切式结构 (d) 三角形剪切式结构 3）复合型 剪切－压缩复合型 (a) 断面图 (b) X和Y方向加速度检测原理图 (c) Z方向加速度检测原理图 一种压电式三向加速度传感器断面图 (2) 组合一体化压电加速度传感器 （3）弯曲型压电加速度传感器 压电加速度传感器实物图 压电加速度传感器的安装及使用 a)双头螺丝固定 b)磁铁吸附 c)胶水粘结 d)手持探针式 1—压电式加速度传感器；2—双头螺栓；3—磁钢；4—粘接剂；5—顶针 5.5.2 压电式测力传感器 图示为一种单向测力传感器，它可用于机床动态切削力的测量。压电晶片为x切石英晶片，尺寸为8×1?mm，上盖为传力元件，其变形壁的厚度为0.1～0.5?mm，由测力范围决定，Fmax=5000N。绝缘套用来电气绝缘和定位。 压电式动态力传感器用于动态切削力的测量 压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用 压电式步态分析跑台 压电传感器测量双腿跳的动态力 集成压电式传感器 是一种高性能、低成本动态微压传感器，产品采用压电薄膜作为换能材料，动态压力信号通过薄膜变成电荷量，再经传感器内部放大电路转换成电压输出。该传感器具有灵敏度高，抗过载及冲击能力强，抗干扰性好，操作简便，体积小、重量轻、成本低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。 脉搏计照片 ? 典型应用： ·脉搏计数探测 ·按键键盘，触摸键盘 ·振动、冲击、碰撞报警 ·振动加速度测量 ·管道压力波动 ·其它机电转换、动态力检测等 高分子压电材料的应用 1. 玻璃打碎报警装置 将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给集中报警系统。 粘贴位置 高分子压电材料制作的玻璃打碎传感器 质量块 将厚约0.2mm左右的PVDF薄膜裁制成10?20mm大小。在它的正反两面各喷涂透明的二氧化锡导电电极，再用超声波焊接上两根柔软的电极引线。并用保护膜覆盖。 使用时，用瞬干胶将其粘贴在玻璃上。当玻璃遭暴力打碎的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷Q ，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报警信号。 将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。 2.交通监测 高分子压电电缆的应用演示 将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。 （4）压电半导体材料 如ZnO、CdS 、ZnO 、CdTe，这种力敏器件具有灵敏度高，响应时间短等优点。此外用ZnO作为表面声波振荡器的压电材料，可测取力和温度等参数。 (5)铌酸盐系压电陶瓷。 5.3 压电元件的常用结构形式 5.3.1 压电元件的基本变形方式 1.对能量转换有意义的石英晶体变形方式： (1)厚度变形（TE方式）：利用石英晶体的纵向压电效应 Qx=d11·Fx 或 qx= d11·σx (2)长度变形（LE方式）：利用石英晶体的横向压电效应 Qy=d12·Fy·Sxx /Syy 或 qx= d12·σy (3)面剪切变形（ FS (Face shear)方式）： qx= d14·?yz (X切晶体) qy= d25·?xy (Y切晶体) (5)弯曲变形 （BS (Bending shear)方式） (4）厚度剪切变形（TS (thickness shear)方式）： qy= d26· ? xy (Y切晶体) (a)厚度变形 (b)长度变形 (c)面剪切变形 (d)厚度剪切变形 (e)体积变形 由于σx=σy=σz=σ ，且d31=d32 ， 所以： qx=(2d31+d33)σ 2.压