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第六章壓電式傳感器-資料下載頁(yè)

2026-07-23 17:47本頁(yè)面

　　

【正文】 ????)1()1(000特點(diǎn)：輸出電壓與電纜電容 CC無(wú)關(guān)，即與電纜長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，更換電纜不影響傳感器靈敏度，且輸出電壓與輸出電荷成正比。第五節(jié) 壓電式傳感器的應(yīng)用一、壓電式加速度傳感器結(jié)構(gòu) 壓電片用高壓電系數(shù)的壓電陶瓷制成。兩個(gè)壓電片并聯(lián) 。質(zhì)量塊用高比重的金屬塊，對(duì)壓電元件施加預(yù)載荷它主要由壓電元件、質(zhì)量塊、預(yù)壓彈簧、基座及外殼等組成。整個(gè)部件裝在外殼內(nèi) , 并用螺栓加以固定。測(cè)量時(shí)，將底座與被測(cè)量加速度的構(gòu)件剛性地連接在一起，使質(zhì)量塊感受與構(gòu)件完全相同的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)構(gòu)件產(chǎn)生加速度時(shí)，質(zhì)量塊將產(chǎn)生慣性力F1，其方向與加速度方向相反，大小為 F1＝ ma。此慣性力與預(yù)緊力 F0疊加后作用在壓電元件上，使得作用在壓電元件上的壓力 F為： 0 1 0F F F F m a? ? ? ?壓電元件上產(chǎn)生與加速度 a對(duì)應(yīng)的電荷，即 1 1 1 1 0()Q d F d F ma? ? ?工作原理右圖給出了 Q＝ f(F)的函數(shù)關(guān)系 0Q為靜態(tài)工作點(diǎn)的電荷量與 ma對(duì)應(yīng)的是電荷的增量 Q?11Q d m a? ? ?工作時(shí)，將壓電元件產(chǎn)生的電荷輸出給電荷放大器，則電荷放大器的輸出電壓的增量 110ffd m aQuCC??? ? ? ? 由上式可知，電荷放大器的輸出電壓的增量與加速度 a成正比。因此，只要將測(cè)出，即可測(cè)出構(gòu)件的加速度。如果在電路中增加一級(jí)或兩級(jí)積分電路，則還可測(cè)出構(gòu)件的速度或位移量。 0u? 0u? 二、檢測(cè)原理 :它利用壓電元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來(lái)感知玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波。傳感器把振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓輸出，輸出電壓經(jīng)放大、濾波、比較等處理后提供給報(bào)警系統(tǒng) 。檢測(cè)時(shí)傳感器用膠粘貼在玻璃上 , 然后通過(guò)電纜和報(bào)警電路相連。帶通濾波使玻璃振動(dòng)頻率范圍內(nèi)的輸出電壓信號(hào)通過(guò) ，其它頻段的信號(hào)濾除。比較器作用是當(dāng)傳感器輸出信號(hào)高于設(shè)定的閾值時(shí) , 輸出報(bào)警信號(hào) , 驅(qū)動(dòng)報(bào)警執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。如進(jìn)行聲光報(bào)警。三、壓電式測(cè)力傳感器傳感器上蓋為傳力元件 , 當(dāng)外力作用時(shí) , 它將產(chǎn)生彈性變形 , 將力傳遞到石英晶片上。兩片石英晶體采用并聯(lián)方式，一根引線兩壓電片中間的金屬片上，另一端直接與上蓋相接。利用其縱向壓電效應(yīng) , 實(shí)現(xiàn)力 —電轉(zhuǎn)換。電信號(hào)通過(guò)接頭輸出。可測(cè)動(dòng)態(tài)力。注意：上蓋與石英晶體間應(yīng)有一定的預(yù)壓力。四、壓電式金屬加工由于壓電陶瓷元件的自振頻率高 , 特別適合測(cè)量變化劇烈的載荷。圖中壓電傳感器位于車刀前部的下方 , 當(dāng)進(jìn)行切削加工時(shí) , 切削力通過(guò)刀具傳給壓電傳感器 , 壓電傳感器將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出 , 記錄下電信號(hào)的變化便測(cè)得切削力的變化。五、壓電式粗糙度測(cè)量傳感器

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