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5.2压电材料--5.2.1石英晶体 石英晶体振荡器（晶振） 石英晶体在振荡电路中工作时，压电效应与逆压电效应交替作用，从而产生稳定的振荡输出频率。 压电陶瓷外形 5.3 压电式传感器的应用 压电式脚踏报警器 接触式直探头原理 超声脉冲电压输入端 各种超声波探头 （以下参考常州市常超检测设备有限公司资料） 超声波探头中的压电陶瓷芯片 超声波传感器应用举例（1） 超声波传感器应用举例（2） 超声波传感器应用举例（3） 超声波传感器应用举例（4） 超声波传感器应用举例（5） 超声波传感器应用举例（6） 超声波传感器应用举例（7） 超声波传感器应用举例（8） 超声波传感器应用举例（9） 同侧式超声波流量计的使用 ③无损测量－－ 超声波探伤 5.7压电式传感器的误差 压电传感器的误差由温度影响、 老化误差、 横向干扰和电缆噪声构成。 5.7.1温度影响 外界温度变化将影响压电传感器的灵敏度。 ●压电系数发生变化； ● 压电传感器等效电容量发生变化； ● 某些压电材料本身同时具有热释电效应； ● 温度的变化会导致传感器中晶体元件受力状态的变化。 5.7.2电缆及器件噪声 ①问题： ●压电传感器的Ri很大?任何微小的干扰?产生较大的误差 ●为屏蔽掉外部干扰?采用屏蔽电缆 ●传感器电缆承受机械振动和弯曲变形?屏蔽层与绝缘层分离 ●摩擦生电?分离部分的内表面上将产生电荷 ●感生电荷叠加在压电元件输出的电荷上?形成噪声电荷输出 ②解决办法 ●将屏蔽线固定； ●采用特制低噪声同轴射频电缆。这种电缆的内绝织层和屏蔽层之间涂有减摩材料硅油和导电石墨层，它可以有效地防止电缆振动和弯曲而产生的摩擦生电效应，从而减少电缆噪声。 5.8超声波传感器 5.8.1 超声波的特性 ●蝙蝠能发出和听见超声波，依靠超声波捕食。 ①超声波的反射和折射特性 当波在界面处产生折射时, 入射角α的正弦与折射角的正弦之比, 等于入射波在第一介质中的波速C1与折射波在第二介质中的波速C2之比, 即 ②超声波的衰减特性 声波在介质中传播时, 随着传播距离的增加, 能量逐渐衰减, 其衰减的程度与声波的扩散、散射及吸收等因素有关。 其声压和声强的衰减规律为: 式中:Px、Ix —距声源x处的声压和声强;   x —声波与声源间的距离;   α —衰减系数。 接地端 5.8.2 超声波传感器 逆压电效应:将数百伏的电脉冲加到压电晶片上，使晶片发射出持续时间很短的超声振动波。 压电效应:当超声波经被测物反射回到压电晶片时，将机械振动波转换成同频率的交变电荷和电压。 探头的特征频率决定于压电晶体的厚度。 常用频率范围：0.5~10MHz，常见晶片直径：5~30mm 接触式直探头（纵波垂直入射到被检介质） 外壳用金属制作，保护膜用硬度很高的耐磨材料制作，防止压电晶片磨损。 保护膜 接插件 5.8.3超声波传感器的应用 ①物位测量－（反射和折射特性） 1—液面 2—直管 3—空气超声探头 4—反射小板 5—电子开关 压电传感器的应用：--超声波传感器测液位 ①常用液位测量方法 ●浮子式液位测量方法（机械） ●压力液位测量方法（气泡） ●电容式液位测量方法（管壁、标准化） ●超声波液位测量方法 ②超声液位测量问题的技术关键 ●盲区 ●温度影响 ●测量距离的影响 ●盲区 A 压电晶片的发射脉冲拖尾现象； B 发射脉冲小于发射信号幅值之前，检测电路不能区分发射信号和回波信号 。 C 减少盲区的方法 盲区时间：t=nT（n是振荡个数，T是压电晶体振荡周期） ●温度影响 超声波传播速度符合： c —— 超声波在空气中的传播速度 t —— 环境温度 由于温度引起的声速误差为 油箱里的温度是有一定变化的，会给测量结果带来较大的误差。 ●温度影响 降低环境温度和密度的影响通常有如下采用声速校正方案。 ●测量距离的影响 A 接收信号无法控制 B 波形特点 前沿却并不是很陡，而且接收信号中的第一周幅值较小，要到第三周或者第周才达到最大值。 C 当液位高度变化很大时，回波信号的强弱会有很大差别对这些信号进行同样阈值的检定，会降低测量精度。 质量检查 紧固件的安装错误检测 叠放高度测量 物件放置错误检测 透明塑料张力控制 机械手定位 纸卷直径检测 平整度测量 超长距离检测 * 第五章 压电式传感器 5.1 压电效应（*） 5.2 压电材料 5.3 压电式传