压电式传感器测振动报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业压电式传感器应用设计报告1.设计题目：压电式传感器测振动2.设计要求：利用压电式传感器进行振动测量，根据压电效应，当传感器和试件以相同频率振动时，可以产生正比于加速度的表面电荷。3.设计中所使用的传感器的原理：压电式传感器（由惯性质量块和受压的压电片等组成）是一种机电换能器，所用的压电片(如天然石英、人工极化陶瓷等)在受到一定的机械荷载时，会在压电片的极化面上产生电荷，其电荷量与所受的载荷成正比。当压电晶体片受力时，晶体的两表面上聚集等量的正、负电荷，由于晶体片的绝缘电

2、阻很高，因此压电晶体片相当于一只平行板电容器，如图1所示。其电容量为晶体片上产生的电压量与作用力的关系为 式中：为压电晶体的介电常数；A为晶体片(构成极板)的面积；d为晶体片的厚度；d33为压电系数；F为沿晶轴施加的力。 图1 压电晶体内部等效图压电式加速度计的晶体片确定后，d33、d、A都是常数，则晶体片上产生的电压量与作用力成正比。测量时，当加速度计受振动时，传感器与试件固定在一起感受相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，它的2个表面上就会产生交变电荷(电压)。而此交变电荷(电压)又与作用力成正比，因此交变电荷(电压)与试件的加速度成正比。这就是压电式加

3、速度计能够将振动加速度转变成为电量进行测振的原理。4.设计所需元器件：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。双踪示波器。5.设计的测量电路图：图26.调试过程及结果分析：将压电传感器装在振动台面上。将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端。将压电传感器实验模板电路输出端Vo1（如果增益不够大，需接可变增益放大器：Vo1，接R6， V02接低通滤波器）接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。改变低频振荡器

4、的频率，观察输出波形变化。用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形。结果分析： 图3 结果波形图当振荡频率大约为12HZ时，产生共振。7.思考题：1. 压电陶瓷的工作原理与石英晶体的工作原理有何区别？石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。压电陶瓷是一种多晶铁电体。原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。所谓极化，就是以强电场使“电畴”规则排列，而电畴在极化电场除去后基本保持不变，留下了很强的剩余极化。当极化后的铁电体受到外力作用时，其剩余极化强度将随之发生变化，从而使一定表面分别产生正负电荷。在极化方向上压电效应最明显。铁电体的参数也会随时间发生变化老化，铁电体老化将使压电效应减弱。2.压电式传感器的测量电路有几种？ 答：有两种形式： 1. 电压放大器（阻抗变换器）放大器电路; （b） 等效电路图4 压电传感器接放大器的等效电路 2. 电荷放大器图5 电荷放大器等效电