第六章压电式传感器(第四节).pptVIP

第六章 压电式传感器 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料(石英晶体和压电陶瓷）的压电效应。 是双向传感器。实现力与电荷的双向转换。 第四节 等效电路与测量电路 一、 压电式传感器的等效电路 * 可测与力相关的物理量，如各种动态力、 机械冲击与振动。 在声学、 医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 缺点是无静态输出，要求有很高的电输出阻抗。需用低电容的低噪声电缆。 压电元件两电极间的压电陶瓷或石英晶体为绝缘体，因此可以构成一个电容器，晶体上聚集正负电荷的两表面相当于电容的两个极板, 极板间物质等效于一种介质, 则其电容量为： 压电传感器也可以等效为一个电荷源与一个电容并联。 压电元件受外力时，两表面产生等量的正负电荷，压电元件的开路电压为： (a)电荷源 压电传感器也可以等效为一个与电容相串联的电压源。 电压源 电压灵敏度与电荷灵敏度之间的关系为： 二、 压电式传感器的测量电路 测量时，需把压电传感器用电缆接于前置放大器，前置放大器作用： 一是放大传感器输出的微弱信号 二是把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗 1、电压放大器 等效电阻 等效电容 在力作用下产生的电压： 送入放大器输入端的电压为： 幅值为 与作用力之间的相位差为 传感器电压灵敏度为 当要使电压灵敏度为常数，应使压电片与前置放大器的连接导线为定长，以保证CC不变。 压电式传感器的高频响应很好。 2. 电荷放大器 看作是电荷负反馈电路 *