7.生物医学传感-压电式综述.pptVIP

10:14 PM1第七章 压电式传感器 10:14 PM2超声刀、超声剪B超探头血压计 10:14 PM3第一节 压电传感器?工作原理---压电效应压电材料(石英、压电陶瓷）特性等效电路及测量电路压电传感器的应用 10:14 PM4一、压电效应 10:14 PM5 10:14 PM6重要特性（双向有源器件）何为压电式传感器 ? 10:14 PM7二、 压电材料：具有压电效应的材料 10:14 PM8纳米发电机 10:14 PM9高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆 10:14 PM10 10:14 PM11⑴ 石英晶体的压电效应天然形成的石英晶体外形 10:14 PM12石英晶体三个晶轴光轴：z电轴：x机械轴：y 10:14 PM13石英晶体的产生压电效应的物理过程： 10:14 PM14Y+++---X(a) FX=0P1P2P3 作用力与产生电荷之间的关系：FXXY++++－－－－FX(b) FX0+++---P1P2P3 (P1+P2+P3)X0（P1+P2+P3）Y=0 （P1+P2+P3）Z=0 10:14 PM15（P1+P2+P3）X0（P1+P2+P3）Y=0（P1+P2+P3）Z=0(c) FX0Y+++--X-+++－－－FXFXP2P3P1+－ 10:14 PM16 10:14 PM17石英晶体切片石英晶体薄片双面镀银并封装 10:14 PM18 10:14 PM19（2） 压电陶瓷的压电效应 10:14 PM20 10:14 PM21 10:14 PM22 10:14 PM23三、 压电方程或 10:14 PM24 10:14 PM25F1XY++++－－－－F1 F10+++---P1P2P31、 纵向效应传感器2、 横向效应传感器 石英晶体X切割：压电陶瓷： 10:14 PM26 四、 等效电路与测量电路＋＋＋＋ ―――― Q电极压电晶体(a)QCa(b)其电容量为： 当两极板聚集异性电荷时，则两极板呈现一定的电压，其大小为：理想等效电路： 10:14 PM27QCtUaUa＝Q/ CaQ ＝UaCaCa（a）电压等效电路 （b）电荷等效电路 10:14 PM28电荷型电压型 压电传感器实际的等效电路Ca 传感器的固有电容Ci 前置放大器输入电容 Cc 连线电容Ra 传感器的漏电阻Ri 前置放大器输入电阻实际等效电路： 10:14 PM29【例1 】一只x切型的石英晶体压电元件，其d11=2.31×10-12C/N，相对介电常数εr=4.5，横截面积A=5cm2，厚度h=0.5cm。求： (1) 纵向受Fx=9.8N的压力作用时压电片两电极间输出电压值为多大？ (2) 若此元件与高输入阻抗运放连接时连接电缆的电容为Cc=4pF，该压电元件的输出电压值为多大？真空时的介电常数?0?=?8.854×10-12F/m 10:14 PM30 前置放大器也有两种形式： 电压放大器：其输出电压与输入电压（传感器的输出电压）成正比； 电荷放大器：其输出电压与输入电荷成正比。测量电路 压电式传感器的前置放大器有两个作用： 1.把传感器的高输出阻抗换成低阻抗输出； 2.放大传感器输出的弱信号-----高输入阻抗的前置放大器 10:14 PM31 1、电压放大器 压电元件所受作用力 传感器电压灵敏度Ku：传感器的输入电压： 10:14 PM32电荷放大器是一个具有深度负反馈的高增益放大器。 2、电荷放大器在放大器开环增益A足够大时：灵敏度与电缆电容无关 10:14 PM33 五、 压电传感器的应用1、压电式加速度传感器 10:14 PM342、? 压电式压力传感器 10:14 PM353、? 压电式传感器的其他应用 10:14 PM36 10:14 PM37 10:14 PM38汽车安全气囊系统事故性碰撞：点火信号、电点火管、气体发生剂、 气体、充气、弹性体 压电式血压传感器指套式电子血压计生物医学中的应用 心内导管压电微音器 10:14 PM41超声波及其物理性质1超声波传感器的原理2超声波传感器应用3? 第二节 超声波传感器 10:14 PM42 超声波技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的，各行各业都使用的通用技术之一。它是通过超声波产生、传播以及接收这个物理过程来完成的。 超声波在液体、固体中衰减很小，穿透能力强，特别是对不透光的固体，超声波能穿透几十米的厚度。 当超声波从一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介质中的传播速度不同，在介质面上会产生反射、折射和波型转换等现象。超声波的这些特性使它在检测技术中获得了广泛的应用，如超声