传感器压电式加速度传感器的设计.docVIP

课 程 设 计 说 明 书 题目： 压电式加速度传感器的设计 学院（系）： 电气工程学院 课程设计（论文）任务书 院（系）： 电气工程学院 基层教学单位： 自动化仪表系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 压电式加速度传感器的设计 设 计 技 术 参 数 1测量范围? 2输出电压0-10V? 3线性度? 4灵敏度? 5精度 设 计 要 求 1学习电路仿真软件Circuit Design Suite10.0; 2设计与仿真调试各种传感器转换电路； 3设计电荷放大器电路； 4电荷放大器电路焊接调试； 5撰写报告、完成答辩。 工 作 量 第17-19周（完成资料查阅、方案设计、电路仿真、硬件调试、测试及误差分析等内容） 工 作 计 划 设计时间共10天。 第1-2天 资料查阅(图书馆及网络)；理论工作原理学习。 第3-4天 设计方案制定。 第5-6天 电路仿真，各器件选型。 第7-8 传感器转换电路调试。 第9-10天 撰写报告，完成答辩。 参 考 资 料 张玉龙等.传感器电路设计手册.中国计量出版社.1989年 李科杰等.新编传感器技术手册.国防工业出版社.2002年 吴桂秀传感器应用制作入门殷淑英 传感器应用技术 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 目录示例 目 录 第1章 摘要…………………………………………………………………………………1 第2章 引言…………………………………………………………………………………2 第3章 电路仿真及准备作…………………………………………………………………3 第4章 压电式加速度传感器的参数设计及计算………………………………………12 4.1 结构设计…………………………………………………………………………12 4.2 电容设计与计算…………………………………………………………………12 4.3 其他参数的计算 …………………………………………………………………12 第5章 误差分析 …………………………………………………………………………13 第6章 结论 ………………………………………………………………………………14 心得体会 ……………………………………………………………………………………14 参考文献 ……………………………………………………………………………………15 第一章 摘要 传感器是一门集合多种科学技术的科学，它利用各种原理如光电效应、压电效应,等等的原理，来根据被测物体的变化来反映待测量的变化的科学。传感器是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。传感器的使用也越来普遍，在当今社会里起到了很大的作用，与此同时传感器的技术要求也在不断提高，对传感器的设计，性能，功能提出了更高的要求，显而易见传感器在以后的社会发展中将会起到越来越重要的作用。? 压电式传感器是基于压电效应的传感器。压电效应是一种能实现机械能与电能相互转换的效应，当有力作用于压电元件上时，压电元件会产生电荷，传感器中利用电荷放大电路，将电荷的变化表现到电压的变化，从而来确定待测物体的运动状态。经过一定转换电路来实现我们所需要的测量的输出。压电式传感器的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 为压电传感器的等效电容，为压电式传感器的等效绝缘漏电阻，为电缆等效电容，为放大器的输入电容，为放大器的输入阻抗，为反馈电容，是等效输入噪声电压，是等效输入失调电压。如将折算到输入端，其等效电容为（1+K），K为运放的开环增益。由于反馈电容、传感器电容、电缆电容及放大器电容并联，不计算噪声和失调电压的影响，电荷放大器的输出电压为 运算放大器的开环增益K很大（约为104~106），故远大于+，远大于，此时， ， ， 和都可以忽略不计，即压电传感器本身的电容大小和电缆长短对电荷放大器输出的影响可以忽略。 式中C=++因为放大器是高增益的，K 1,所以一般情况下（1+K）C,则有 上式表明，当反馈电容一定时，电荷放大器