压电传感器资料

1、 物理(wl)学院 黄姝瑶 压电式传感器共二十页压电式传感器压电效应：某些电介质（晶体，极化的陶瓷，高分子聚合物和负合材料等），当在它的适当方向施加作用力时，内部会产生电极化状态的变化，同时在电介质的两端(lin dun)表面出现符号相反、与外力成正比的束缚电荷。这种由外力作用而导致电介质带电的现象即为压电效应。压电材料：压电晶体，如石英等；压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等；压电半导体，如硫化锌、碲化镉等压电传感器是一种有源器件。它能在外加机械激励下输出与激励成正比的电信号。共二十页压电式传感器应用(yngyng)实例共二十页 压电式传感器具有响应频带(pndi)宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单

2、、工作可靠、重量轻等优点，在诸多行业中得到了广泛的应用。 1.在航空航天领域的应用 2.在机械工程领域的应用 3.在土木工程领域的应用 4. 在交通领域的应用 5.在医学领域的应用 6.其他应用应用(yngyng)共二十页航空(hngkng)领域 目前 ,在太空环境中实现(shxin)结构的损伤监测普遍采用压电片阵列进行传感1 ,2 ,通过传感器所得到的结构动态应变信息对其损伤的程度和位置进行监测,而且可为太空结构的优化设计和合理制造提供可靠数据。在航空领域,飞机表层采用智能材料结构形成智能表层,可以协助飞机结构安全监测、飞机控制系统通信、导航、雷达以及光电系统的工作,并有助于电子战争、埋入飞

3、机表层的传感器和处理单元可以共用，从而可减少信号源重叠,降低成本，减少动力消耗,减轻重量,提高系统功能与维护能力。共二十页机械(jxi)领域 加速度计压电式：加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经(y jing)得到了广泛的应用。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。 压电加速度计共二十页加速度和速度传感器振动(zhndng)测量共二十页灵巧(ln qio)开关 美国 MSI公司推出的用于振动测试的压电薄膜传感器。它的主要部分是以 PVDF薄膜敏感元件( PFS)贴于片状不锈钢悬臂上 ,并附有匹配、 放大电路。

4、这种开关可作为冲击/振动传感器或瞬态开关使用(shyng) ,可输出数字信号 ,有结构简单、 响应平稳、 无行程、 厚度薄、 可靠性高 ,且不需调整的特点 ,已经用于面板开关、 装配线计数、 齿轮计数器和弹子游戏机的碰撞检测计数等方面。 灵巧开兰共二十页 压电电缆(dinln) 将压电电缆埋在公路上，可以获取(huq)车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。共二十页新型声发射(fsh)传感器与应用 压电式动态力传感器以及(yj)在车床中用于动态切削力的测量 共二十页土木(tm)领域 压电传感器在

5、土木工程中也有比较广泛的应用，在混凝土等建筑中的健康监测中尤为突出。压电传感器测量结构振动所引起的动态应变，实现结构的振动监测。现在，在工程上有一种基于压电材料的混凝土被动检测系统(xtng)，该系统(xtng)的核心部件是一种新型的的压电陶瓷PZT材料。 PZT压电效应示意图共二十页对于混凝土的被动(bidng)监测系统却比较少见。用PZT压电材料，并基于声发射技术很好的解决了这一被动监视的问题。当混凝土等土木工程结构发生裂纹、断裂等损坏时，其一定伴随有声发出，即使是很微弱的声音，此时这种被动监视设备能够搜集到声音信号，并传回到系统中进行分析。这种被动监视装置是由一种特殊的结构制成的。将这种

6、小型装置埋入待检测的混凝土中，就可以搜集到其由于损伤所产生的声波信号，对此声波信号进行频域分析，就可以得到混凝土损伤的全过程以及损伤程度，进而实现了混凝土额被动监测。 装置(zhungzh)结构示意图共二十页交通(jiotng)领域 美国MEAS 公司经过多年研究，开发出了一种压电薄膜交通传感器，该传感器被广泛用于检测车轴数、轴距，车速监控，车型分类，动态称重(WIM)，收费站地磅，闯红灯拍照，停车区域监控，交通信息采集( 道路监控)及机场滑行道监控。压电薄膜交通传感器的长处是可获取精确的、具体的数据(shj)，如精确的速度信号、触发信号和分类信息及长期反馈交通信息统计数据。共二十页 行驶(x

7、ngsh)中称重 闯红灯拍照(pi zho) 车速检测共二十页医学(yxu)领域 利用 PVDF薄膜的压电、 热电特性以及柔软性 ,与人体皮肤匹配性好的特点 ,可制成多种医用传感器。PVDF压电薄膜的红外光谱在 720m波长范围有很强的吸收 ,而人体的热辐射也基本处于这个范围 ,因此 ,它可用于人体探测、 热电夜视设备、 激光束探测等方面。PVDF压电薄膜的频率响应范围很宽 ,其低限截止频率约为 0. 001 Hz ,因此 ,用 PVDF 压电薄膜做成松紧性胸带或腰带 ,通过匹配不同的电荷放大器可以同时获取呼吸(约 0. 2 Hz)和心跳(约 1 Hz)信号 ,并能长期、 实时监测(jin c

8、)。 PVF胎儿心音换能器68mm 检测区（接收） 激振（发射）公共电极F共二十页其他(qt)压电膜话筒 话筒中，压电膜以一的支撑形式保持膜内一定张力。 在外来(wili)声压作用下，膜面的曲率发生变化，使膜内应力改变，产生相应的压电信号。 PVF2压电膜 絮状材料垫声压压电膜话筒结构示意图共二十页 点火器晶体共二十页平时E（电雷管）处于短路保险安全状态，压电元件即使受压，产生的电荷会通过电阻放掉，不会触发雷管。 而弹丸(dnwn)一旦发射起爆装置解除保险状态，开关S从b处断开与a 接通，处于待发状态。 当弹丸与装甲目标相遇时，碰撞力使压电元件产生电荷，通过导线将电信号传给电雷管使其引爆，并引起弹丸爆炸，能量使药型罩融化形成高温高速的金属流将钢甲穿透。压电元件RESab炸药压电元件导线起爆装置 破甲弹上的压电引信结构药型罩 电雷管(ligun)共二十页 thanks共二十页内容摘要物理学院 黄姝瑶。压电材料：压电晶体，如石英等。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。美国 MSI公司推出的用于振动测试的压电薄膜传感器。压电式动态力传感器以及在车床中用于动态切削力的