1、11第1頁(yè)/共92頁(yè)22工作原理：當(dāng)把點(diǎn)火器的操作手柄(5)沿軸線方向推入并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，點(diǎn)火器內(nèi)部的燃?xì)忾y被打開(kāi)，燃?xì)膺M(jìn)入點(diǎn)火器被氣閥分成兩路，一路流向點(diǎn)火噴嘴，經(jīng)導(dǎo)氣管噴出，另一路經(jīng)噴嘴流入爐具，在手柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，安裝于燃?xì)忾y上的撥塊被手柄軸帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。撥塊上的撥爪將撞塊撥動(dòng)，使撞塊在安裝槽中作直線運(yùn)動(dòng)，彈簧被壓縮，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)約90度時(shí)，撥塊的撥爪自動(dòng)脫開(kāi)撞塊，這時(shí)，撞塊在彈簧的作用下撞擊壓電晶體，由于壓電效應(yīng)，使壓電晶體兩極間產(chǎn)生13000伏以上的高壓。經(jīng)過(guò)高壓導(dǎo)線(3)和放電針在放電針尖端和導(dǎo)氣管之間產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃從導(dǎo)氣管中噴出的燃?xì)狻；鹧嬖谌細(xì)鈮毫Φ淖饔孟聸_向爐具的火頭，點(diǎn)

2、燃從火頭中噴出的燃?xì)狻Ｍ瓿梢淮巫詣?dòng)點(diǎn)火。當(dāng)手離開(kāi)手柄后，手柄全自動(dòng)退回原位，將點(diǎn)火噴嘴這一氣路自動(dòng)關(guān)掉，導(dǎo)氣管(2)噴出的火焰被自動(dòng)熄掉。這是DDQ系列點(diǎn)火器的優(yōu)點(diǎn)之一。 第2頁(yè)/共92頁(yè)3手動(dòng)開(kāi)關(guān)氣閥高壓線燃燒盤點(diǎn)火針壓電晶體氣源煤氣灶電子點(diǎn)火器第3頁(yè)/共92頁(yè)44第4頁(yè)/共92頁(yè)55BGl、R1和變壓器B1的繞組L1、L2構(gòu)成自激式振蕩器，R1是BGl的基極限流電阻，在Bl的次級(jí)L3上得到約30伏的交流電壓，經(jīng)D1整流后給C2充電，同時(shí)又經(jīng)R2向c1充電，當(dāng)c1上的電壓大于T1的導(dǎo)通電壓時(shí)，可控硅T2導(dǎo)通，使C2上的電壓迅速通過(guò)T2和B2初級(jí)放電，在B2的次級(jí)L2上產(chǎn)生約1萬(wàn)伏的高壓。圖4

3、是印刷線路板圖。 第5頁(yè)/共92頁(yè)66緒論 壓電傳感器是一種典型的發(fā)電型傳感器，以壓電傳感器是一種典型的發(fā)電型傳感器，以壓電材料壓電材料(晶體晶體)的的壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力作用為基礎(chǔ)，在外力作用下在晶體表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量，下在晶體表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量，壓電式傳感器可以對(duì)各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊和振壓電式傳感器可以對(duì)各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊和振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，在聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、導(dǎo)航方面都動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，在聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、導(dǎo)航方面都得到廣泛的應(yīng)用。得到廣泛的應(yīng)用。壓電加速度傳感器動(dòng)態(tài)壓力傳感器壓電器件壓電器件受力、表面形變受力、表面形變電荷電荷第6頁(yè)/共92頁(yè)77正壓電效應(yīng)

4、：正壓電效應(yīng)：某些晶體或多晶陶瓷，當(dāng)沿著某些晶體或多晶陶瓷，當(dāng)沿著一定方向一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)，內(nèi)部對(duì)其施力而使它變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上某兩個(gè)表面上產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性也隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性也隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)，習(xí)慣上稱為正壓電效應(yīng)。外力的大小成正比，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)，習(xí)慣上稱為正壓電效應(yīng)。1.概念：壓電效應(yīng)概念：壓電效應(yīng)第7頁(yè)/共92頁(yè)886

5、.1 壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在晶體的一定方向上施加電場(chǎng)，晶體本身產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)在晶體的一定方向上施加電場(chǎng)，晶體本身產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)外加電場(chǎng)撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。（電致伸縮效應(yīng)）當(dāng)外加電場(chǎng)撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。（電致伸縮效應(yīng)）正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)電能電能機(jī)械能機(jī)械能逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)具有壓電效應(yīng)具有“雙向性雙向性”壓電傳感器壓電傳感器-“雙向雙向”有源傳感器有源傳感器第8頁(yè)/共92頁(yè)996.1 壓電效應(yīng)石英晶體的壓電效應(yīng)演示石英晶體的壓電效應(yīng)演示 當(dāng)力的方向改變時(shí)，電荷的極性隨之改變；當(dāng)力的方向改變時(shí)，電荷的極性隨之改

6、變；輸出電壓的頻率與動(dòng)態(tài)力的頻率相同。輸出電壓的頻率與動(dòng)態(tài)力的頻率相同。當(dāng)力作用在晶片時(shí)，在當(dāng)力作用在晶片時(shí)，在上下表面產(chǎn)生電荷。上下表面產(chǎn)生電荷。隨著作用力的減小，積隨著作用力的減小，積累電荷數(shù)減少。累電荷數(shù)減少。當(dāng)動(dòng)態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時(shí)，當(dāng)動(dòng)態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時(shí)，電荷將由于表面漏電而電荷將由于表面漏電而很快泄漏、消失。很快泄漏、消失。第9頁(yè)/共92頁(yè)10106.1 6.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的幾種基本形式厚度受壓型長(zhǎng)度受壓型第10頁(yè)/共92頁(yè)11111 1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)厚度切變型平面切變型厚度切變型體積受壓型第11頁(yè)/共92頁(yè)12121 壓電效應(yīng)石英晶體石英晶體( (單晶體單晶體

7、) )ZYX縱向軸縱向軸Z稱為稱為光軸光軸經(jīng)過(guò)正六面體棱線，并經(jīng)過(guò)正六面體棱線，并垂直于光軸的垂直于光軸的X軸稱為軸稱為電軸電軸。與與X軸和軸和Z軸同時(shí)軸同時(shí)垂直的垂直的Y軸（垂直軸（垂直于正六面體的棱面）于正六面體的棱面）稱為稱為機(jī)械軸機(jī)械軸。ZXY 石英晶體屬于單晶體，化學(xué)式石英晶體屬于單晶體，化學(xué)式為為SiO2,外形結(jié)構(gòu)呈棱柱正六面體外形結(jié)構(gòu)呈棱柱正六面體,沿各方向特征不同。沿各方向特征不同。1.1 石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的壓電效應(yīng)第12頁(yè)/共92頁(yè)13n光軸（基準(zhǔn)軸，光軸（基準(zhǔn)軸，Z軸）軸）：光沿該方向通過(guò)沒(méi)有雙折射現(xiàn)象，該方向沒(méi)有壓電效應(yīng)。：光沿該方向通過(guò)沒(méi)有雙折射現(xiàn)象，該方向沒(méi)

8、有壓電效應(yīng)。n電軸（電軸（X軸）軸）：經(jīng)過(guò)晶體棱線，垂直于該軸的表面上壓電效應(yīng)最顯著。：經(jīng)過(guò)晶體棱線，垂直于該軸的表面上壓電效應(yīng)最顯著。n機(jī)械軸（機(jī)械軸（Y軸）軸）：垂直：垂直XZ面，在電場(chǎng)作用下，該軸方向的機(jī)械變形最大。面，在電場(chǎng)作用下，該軸方向的機(jī)械變形最大。第13頁(yè)/共92頁(yè)14146.1 6.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)天然形成的石英晶體外形天然形成的石英晶體外形1.1 石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的壓電效應(yīng)第14頁(yè)/共92頁(yè)15151 1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)天然形成的石英晶體外形天然形成的石英晶體外形第15頁(yè)/共92頁(yè)16166.1 6.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)石英晶體切片及封裝石英晶體切片及封裝石

9、英晶體薄片石英晶體薄片第16頁(yè)/共92頁(yè)176.1 6.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)按特定方向切片按特定方向切片人工合成水晶人工合成水晶第17頁(yè)/共92頁(yè)18186.1 6.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)石英晶體振蕩器（晶振）石英晶體振蕩器（晶振）晶振晶振 石英晶體在振蕩電路中工作時(shí)，石英晶體在振蕩電路中工作時(shí)，壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)交替作用，壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)交替作用，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩輸出頻率。從而產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩輸出頻率。第18頁(yè)/共92頁(yè)19196.1 壓電效應(yīng)縱向壓電效應(yīng)縱向壓電效應(yīng)沿沿X方向方向(電軸電軸)施加施加正應(yīng)力正應(yīng)力時(shí)，在垂時(shí)，在垂直于直于X軸方向產(chǎn)生電荷。軸方向產(chǎn)生電荷。橫向壓電效應(yīng)橫向壓

10、電效應(yīng)沿沿Y方向方向施加正應(yīng)力時(shí)，在垂直于施加正應(yīng)力時(shí)，在垂直于X軸方向產(chǎn)生電荷。軸方向產(chǎn)生電荷。 沿沿Z方向的方向的(光軸光軸)的力作用的力作用時(shí)不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。時(shí)不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。壓電式傳感器主要是壓電式傳感器主要是利用縱向壓電效應(yīng)利用縱向壓電效應(yīng)。第19頁(yè)/共92頁(yè)2020代表Si4+代表O2-六方晶系，每個(gè)晶體單元中有三個(gè)硅離子和六個(gè)氧離子，在Z平面上的投影等效為正六邊形排列第20頁(yè)/共92頁(yè)21216.1 壓電效應(yīng)電偶極矩p=ql, q為電荷量, l為正負(fù)電荷之間距離，矢量方向從負(fù)電荷指向正電荷。第21頁(yè)/共92頁(yè)22226.1 壓電效應(yīng)0321ppp正、負(fù)離子正好分布在正正、負(fù)離子正

11、好分布在正六邊形的頂角上六邊形的頂角上, 形成三個(gè)形成三個(gè)互成互成120夾角的電偶極矩夾角的電偶極矩p1、 p2、p3。此時(shí)正負(fù)電。此時(shí)正負(fù)電荷重心重合荷重心重合, 電偶極矩的矢電偶極矩的矢量和等于零量和等于零, 即即p1+p2+p3 = 0, 所以晶體表面不產(chǎn)生電所以晶體表面不產(chǎn)生電荷荷, 即呈中性。即呈中性。a）石英晶體未受外力作用第22頁(yè)/共92頁(yè)23236.1 壓電效應(yīng)b）受到）受到X方向的壓力方向的壓力縱向壓電效應(yīng)縱向壓電效應(yīng)晶體沿晶體沿X方向?qū)a(chǎn)生壓縮變形方向?qū)a(chǎn)生壓縮變形, 正負(fù)離子的相對(duì)位置正負(fù)離子的相對(duì)位置也隨之變動(dòng)。也隨之變動(dòng)。 此時(shí)正負(fù)電荷重心不再重合。此時(shí)正負(fù)電荷重心不

12、再重合。電偶極矩在電偶極矩在X方向上的分量由于方向上的分量由于p1的減小和的減小和p2、p3的增加而大于零的增加而大于零, 在在X軸的正方向出現(xiàn)正電荷軸的正方向出現(xiàn)正電荷, 電偶極電偶極矩在矩在Y、Z方向上的分量仍為零方向上的分量仍為零, 不出現(xiàn)電荷。不出現(xiàn)電荷。當(dāng)作用力方向相反時(shí)當(dāng)作用力方向相反時(shí), 電荷的極性也隨之改變。電荷的極性也隨之改變。0321ppp第23頁(yè)/共92頁(yè)24246.1 壓電效應(yīng)c）受到）受到Y(jié)方向的壓力方向的壓力橫向壓電效應(yīng)橫向壓電效應(yīng)當(dāng)晶體受到沿當(dāng)晶體受到沿Y軸方向的壓力作用時(shí)軸方向的壓力作用時(shí), p1增大增大, p2、p3 減小。減小。 在垂直在垂直X軸表面上出現(xiàn)電

13、荷軸表面上出現(xiàn)電荷, 它的極性為它的極性為X軸正軸正向?yàn)樨?fù)電荷。向?yàn)樨?fù)電荷。 在在Y軸方向上不出現(xiàn)電荷。軸方向上不出現(xiàn)電荷。當(dāng)作用力方向相反時(shí)當(dāng)作用力方向相反時(shí), 電荷的極性也隨之改變。電荷的極性也隨之改變。 0321ppp第24頁(yè)/共92頁(yè)25256.1 壓電效應(yīng)d）受到）受到Z方向的力方向的力沒(méi)有壓電效應(yīng)產(chǎn)生沒(méi)有壓電效應(yīng)產(chǎn)生如果沿如果沿Z軸方向施加作用力軸方向施加作用力, 因因?yàn)榫w在為晶體在X方向和方向和Y方向所產(chǎn)方向所產(chǎn)生的形變完全相同生的形變完全相同, 所以正負(fù)所以正負(fù)電荷重心保持重合電荷重心保持重合, 電偶極矩電偶極矩矢量和等于零。這表明沿矢量和等于零。這表明沿Z軸軸方向施加作用力

14、方向施加作用力, 晶體不會(huì)產(chǎn)晶體不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)生壓電效應(yīng)。 0321ppp第25頁(yè)/共92頁(yè)26266.1 壓電效應(yīng)第26頁(yè)/共92頁(yè)27276.1 6.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)u X軸向受力：軸向受力：u Y軸向受力：軸向受力：u Z軸向受力：軸向受力：無(wú)無(wú)11xxqdf1211yyyaaqdfdfbb 第27頁(yè)/共92頁(yè)28壓電方程：壓電效應(yīng)可用壓電方程來(lái)表示：Q=dFd-一定方向的力，在相應(yīng)表面產(chǎn)生電荷的系數(shù)，通用方程：i=1、2、3，表示晶體的極化方向電荷面的軸向即產(chǎn)生電荷的表面垂直xyzj=1、2、3施加力的方向，表示沿xyz軸方向的作用的單向應(yīng)力，拉為正j=4、5、6施加力的方向，表

15、示垂直xyz軸的平面內(nèi)作用的剪切力xyz123456jijidq第28頁(yè)/共92頁(yè)29654321363534333231262524232221161514131211321ddddddddddddddddddqqq .Dq 0,03iq壓電常數(shù)矩陣石英晶體的壓電常數(shù)矩陣沿Z軸方向施加單向應(yīng)力時(shí)，在任何面上都不會(huì)產(chǎn)生電荷無(wú)論在哪個(gè)方向受力，都不會(huì)在垂直Z軸平面上產(chǎn)生電荷 qD.103id03jd在沿x、y軸方向加單向應(yīng)力時(shí)，在垂直y軸平面上不會(huì)產(chǎn)生電荷同理可以分析剪切力的情況第29頁(yè)/共92頁(yè)30306.1 壓電效應(yīng)電荷符號(hào)與受力方向的關(guān)系結(jié)論：結(jié)論： 無(wú)論是正或逆壓電效應(yīng)，其作用力（或應(yīng)變

16、）與電荷（或電場(chǎng)強(qiáng)度）無(wú)論是正或逆壓電效應(yīng)，其作用力（或應(yīng)變）與電荷（或電場(chǎng)強(qiáng)度）之間呈線性關(guān)系；之間呈線性關(guān)系； 晶體在哪個(gè)方向上有正壓電效應(yīng)，則在此方向上一定存晶體在哪個(gè)方向上有正壓電效應(yīng)，則在此方向上一定存在逆壓電效應(yīng)；在逆壓電效應(yīng)； 石英晶體不是在任何方向都存在壓電效應(yīng)的。根據(jù)石英晶體不是在任何方向都存在壓電效應(yīng)的。根據(jù)d dijij大小，可以確定在哪個(gè)方向上壓電效應(yīng)最顯著大小，可以確定在哪個(gè)方向上壓電效應(yīng)最顯著 第30頁(yè)/共92頁(yè)3131第31頁(yè)/共92頁(yè)32321 壓電效應(yīng)1.2 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷的壓電效應(yīng)壓電陶瓷是人工合成的，經(jīng)過(guò)極化處理后的多晶鐵電體。壓電陶瓷是人工合

17、成的，經(jīng)過(guò)極化處理后的多晶鐵電體。燒制后的原始陶瓷分子自發(fā)形成的區(qū)域，分子自發(fā)形成的區(qū)域，有一定的極性，存在有一定的極性，存在一定電場(chǎng)一定電場(chǎng)電疇在一定溫度下施加強(qiáng)直流電場(chǎng)，迫使電疇趨向在一定溫度下施加強(qiáng)直流電場(chǎng)，迫使電疇趨向外電場(chǎng)方向做規(guī)則排列，電場(chǎng)去掉后，趨向電外電場(chǎng)方向做規(guī)則排列，電場(chǎng)去掉后，趨向電疇基本保持不變，形成很強(qiáng)的剩余極化，呈現(xiàn)疇基本保持不變，形成很強(qiáng)的剩余極化，呈現(xiàn)出壓電特性出壓電特性第32頁(yè)/共92頁(yè)33336.1 壓電效應(yīng)n壓電陶瓷與石英晶體不同，前者是人工制造的多晶壓電陶瓷與石英晶體不同，前者是人工制造的多晶體壓電材料，而后者是單晶體。體壓電材料，而后者是單晶體。n材料

18、內(nèi)部的晶粒有許多自發(fā)極化的材料內(nèi)部的晶粒有許多自發(fā)極化的電疇電疇，它有一定它有一定的極化方向。壓電陶瓷在未進(jìn)行極化處理時(shí)，電疇的極化方向。壓電陶瓷在未進(jìn)行極化處理時(shí)，電疇在晶體中雜亂分布，它們各自的極化效應(yīng)被相互抵在晶體中雜亂分布，它們各自的極化效應(yīng)被相互抵消，壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零。因此原始的壓電陶消，壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零。因此原始的壓電陶瓷呈中性，不具有壓電性質(zhì)，不具有壓電效應(yīng)；瓷呈中性，不具有壓電性質(zhì)，不具有壓電效應(yīng)；n經(jīng)過(guò)強(qiáng)電場(chǎng)極化處理后，它的經(jīng)過(guò)強(qiáng)電場(chǎng)極化處理后，它的壓電效應(yīng)非常明顯壓電效應(yīng)非常明顯，具有很高的壓電系數(shù)，為石英晶體的幾百倍。具有很高的壓電系數(shù)，為石英晶體的幾百倍。第

19、33頁(yè)/共92頁(yè)34346.1 壓電效應(yīng)第34頁(yè)/共92頁(yè)35356.1 壓電效應(yīng)33qd第35頁(yè)/共92頁(yè)36366.2 壓電材料鈦酸鋇毛坯和晶體鈦酸鋇毛坯和晶體第36頁(yè)/共92頁(yè)37372 壓電材料 選用合適的壓電材料是設(shè)計(jì)、制作高性能傳感器的關(guān)選用合適的壓電材料是設(shè)計(jì)、制作高性能傳感器的關(guān)鍵。一般應(yīng)考慮：鍵。一般應(yīng)考慮： 轉(zhuǎn)換性能：轉(zhuǎn)換性能：要求具有較大壓電常數(shù)。要求具有較大壓電常數(shù)。 機(jī)械性能：機(jī)械性能：壓電元件作為受力元件，希望它的機(jī)械強(qiáng)壓電元件作為受力元件，希望它的機(jī)械強(qiáng)度高、剛度大，以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動(dòng)度高、剛度大，以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動(dòng)頻率。頻率。 電

20、性能：電性能：希望具有高電阻率和大介電常數(shù)，以減弱外希望具有高電阻率和大介電常數(shù)，以減弱外部分布電容的影響并獲得良好的低頻特性。部分布電容的影響并獲得良好的低頻特性。 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：溫度和濕度穩(wěn)定性要好，要求具有較溫度和濕度穩(wěn)定性要好，要求具有較高的居里點(diǎn)，獲得較寬的工作溫度范圍。高的居里點(diǎn)，獲得較寬的工作溫度范圍。 時(shí)間穩(wěn)定性：時(shí)間穩(wěn)定性： 要求壓電性能不隨時(shí)間變化。要求壓電性能不隨時(shí)間變化。 2.1 壓電材料的選取第37頁(yè)/共92頁(yè)38386.2 壓電材料在幾百攝氏度的溫度范圍內(nèi)，其介電常數(shù)和壓電系在幾百攝氏度的溫度范圍內(nèi)，其介電常數(shù)和壓電系數(shù)幾乎不隨溫度而變化。但是當(dāng)溫度升

21、高到數(shù)幾乎不隨溫度而變化。但是當(dāng)溫度升高到573時(shí)，時(shí)，石英晶體將完全喪去壓電特性，這就是它的石英晶體將完全喪去壓電特性，這就是它的居里點(diǎn)居里點(diǎn)。石英晶體的突出優(yōu)點(diǎn)是性能非常穩(wěn)定，它有很大的石英晶體的突出優(yōu)點(diǎn)是性能非常穩(wěn)定，它有很大的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定的機(jī)械性能。但石英材料價(jià)格昂貴，機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定的機(jī)械性能。但石英材料價(jià)格昂貴，且壓電系數(shù)比壓電陶瓷低得多。因此一般僅用于標(biāo)且壓電系數(shù)比壓電陶瓷低得多。因此一般僅用于標(biāo)準(zhǔn)儀器或要求較高的傳感器中。準(zhǔn)儀器或要求較高的傳感器中。第38頁(yè)/共92頁(yè)39396.2 壓電材料 石英晶體有天然和人工培養(yǎng)兩種類型。人工培石英晶體有天然和人工培養(yǎng)兩種類型。人工培養(yǎng)的石

22、英晶體的物理和化學(xué)性質(zhì)幾乎與天然石英晶養(yǎng)的石英晶體的物理和化學(xué)性質(zhì)幾乎與天然石英晶體沒(méi)有區(qū)別，因此目前廣泛應(yīng)用成本較低的人造石體沒(méi)有區(qū)別，因此目前廣泛應(yīng)用成本較低的人造石英晶體。英晶體。 因?yàn)槭⑹且环N各向異性晶體，因此，按不同因?yàn)槭⑹且环N各向異性晶體，因此，按不同方向切割的晶片，其物理性質(zhì)（如彈性、壓電效應(yīng)、方向切割的晶片，其物理性質(zhì)（如彈性、壓電效應(yīng)、溫度特性等）相差很大。在設(shè)計(jì)石英傳感器時(shí)，應(yīng)溫度特性等）相差很大。在設(shè)計(jì)石英傳感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同使用要求正確地選擇石英片的切型。根據(jù)不同使用要求正確地選擇石英片的切型。第39頁(yè)/共92頁(yè)40406.2 壓電材料壓電陶瓷主要有以下幾種：壓電陶

23、瓷主要有以下幾種：1) 鈦酸鋇壓電陶瓷鈦酸鋇壓電陶瓷鈦酸鋇（鈦酸鋇（BaTiO3）是由碳酸鋇（）是由碳酸鋇（BaCO3）和二氧化鈦）和二氧化鈦（TiO2）按）按1：1分子比例在高溫下合成的壓電陶瓷。分子比例在高溫下合成的壓電陶瓷。它具有很高的介電常數(shù)和較大的壓電系數(shù)（約為石英它具有很高的介電常數(shù)和較大的壓電系數(shù)（約為石英晶體的晶體的50倍）。不足之處是倍）。不足之處是居里點(diǎn)溫度低居里點(diǎn)溫度低（120），），溫度穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。溫度穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。第40頁(yè)/共92頁(yè)41416.2 壓電材料鋯鈦酸鉛是由鋯鈦酸鉛是由PbTiO3和和PbZrO3組成的固溶體組成的固溶體Pb

24、（ZrTi）O3。它與鈦酸鋇相比，壓電系數(shù)更大，居。它與鈦酸鋇相比，壓電系數(shù)更大，居里點(diǎn)溫度在里點(diǎn)溫度在300以上，各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)受溫度影響以上，各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)受溫度影響小，時(shí)間穩(wěn)定性好。此外，在鋯鈦酸中添加一種或小，時(shí)間穩(wěn)定性好。此外，在鋯鈦酸中添加一種或兩種其它微量元素（如鈮、銻、錫、錳、鎢等）還兩種其它微量元素（如鈮、銻、錫、錳、鎢等）還可以獲得不同性能的可以獲得不同性能的PZT材料。因此鋯鈦酸鉛系壓材料。因此鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷是目前壓電式傳感器中應(yīng)用最廣泛的壓電材電陶瓷是目前壓電式傳感器中應(yīng)用最廣泛的壓電材料。料。第41頁(yè)/共92頁(yè)42426.2 壓電材料壓電半導(dǎo)體材料有壓電半導(dǎo)體材料有Z

25、nO、CdS 、ZnS 、CdTe等，這等，這種力敏器件具有靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。此外種力敏器件具有靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。此外用用ZnO作為表面聲波振蕩器的壓電材料，可檢測(cè)力和作為表面聲波振蕩器的壓電材料，可檢測(cè)力和溫度等參數(shù)。溫度等參數(shù)。第42頁(yè)/共92頁(yè)43436.2 壓電材料某些合成高分子聚合物薄膜經(jīng)延展拉伸和電場(chǎng)極化后，某些合成高分子聚合物薄膜經(jīng)延展拉伸和電場(chǎng)極化后，具有一定的壓電性能，這類薄膜稱為高分子壓電薄膜。具有一定的壓電性能，這類薄膜稱為高分子壓電薄膜。目前出現(xiàn)的壓電薄膜有聚二氟乙烯目前出現(xiàn)的壓電薄膜有聚二氟乙烯PVF2、聚氟乙烯、聚氟乙烯PVF、聚氯乙烯、聚氯乙烯

26、PVC、聚、聚甲基甲基-L谷氨酸脂谷氨酸脂PMG等。等。高分子壓電材料是一種柔軟的壓電材料，不易破碎，高分子壓電材料是一種柔軟的壓電材料，不易破碎，可以大量生產(chǎn)和制成較大的面積。可以大量生產(chǎn)和制成較大的面積。第43頁(yè)/共92頁(yè)6.3 等效電路3 等效電路等效電路壓電式傳感器等效電路 當(dāng)壓電傳感器中的壓電晶體承受被測(cè)機(jī)械應(yīng)力的作當(dāng)壓電傳感器中的壓電晶體承受被測(cè)機(jī)械應(yīng)力的作用時(shí)，在它的兩個(gè)極面上出現(xiàn)極性相反但電量相等的電用時(shí)，在它的兩個(gè)極面上出現(xiàn)極性相反但電量相等的電荷。可把壓電傳感器視為兩極板上聚集異性電荷，中間荷。可把壓電傳感器視為兩極板上聚集異性電荷，中間為絕緣體的為絕緣體的電容器電容器。

27、電容量為電容量為 ：SSCra0故可把壓電傳感器故可把壓電傳感器看成一個(gè)電荷源與看成一個(gè)電荷源與一個(gè)電容并聯(lián)的電一個(gè)電容并聯(lián)的電荷發(fā)生器。荷發(fā)生器。第44頁(yè)/共92頁(yè)6.3 等效電路aQUC因此，壓電傳感器還可以等效為電壓源因此，壓電傳感器還可以等效為電壓源U和一個(gè)電容和一個(gè)電容器器Ca的串聯(lián)電路，如圖的串聯(lián)電路，如圖 (c)。第45頁(yè)/共92頁(yè)46466.3 等效電路如果用導(dǎo)線將壓電傳感器和測(cè)量?jī)x器連接時(shí)如果用導(dǎo)線將壓電傳感器和測(cè)量?jī)x器連接時(shí),則應(yīng)考慮則應(yīng)考慮連線的等效電容連線的等效電容,前置放大器的輸入電阻、輸入電容。前置放大器的輸入電阻、輸入電容。CaRaCcRiCiQ壓電傳感器的壓電傳

28、感器的完整等效電路完整等效電路Ca 傳感器的固有電容傳感器的固有電容Ra 傳感器的漏電阻傳感器的漏電阻Cc 連線等效電容連線等效電容Ci 前置放大器輸入電容前置放大器輸入電容Ri 前置放大器輸入電阻前置放大器輸入電阻測(cè)量?jī)x器前置放大傳感器壓電傳感器壓電傳感器簡(jiǎn)單測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單測(cè)量系統(tǒng)第46頁(yè)/共92頁(yè)47476.3 等效電路UaCaRaCcRiCiqRaCcRiCiCe(a)(b)實(shí)際電壓源等效電路 CaRaCcRiCiQ實(shí)際電荷源等效電路 壓電片本身的內(nèi)阻很高，輸出能量小，需接高輸入阻抗的前置放大器 。第47頁(yè)/共92頁(yè)48486.3 等效電路（1）壓電式傳感器的前置放大器有兩個(gè)作用：壓電式傳

29、感器的前置放大器有兩個(gè)作用： 把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出；把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出； 放大壓電式傳感器輸出的弱信號(hào)。放大壓電式傳感器輸出的弱信號(hào)。（2）前置放大器形式：前置放大器形式： 電荷放大器：電荷放大器：把壓電元件高內(nèi)阻的電荷源變?yōu)閭靼褖弘娫邇?nèi)阻的電荷源變?yōu)閭鞲衅鞯蛢?nèi)阻的電壓源，使其輸出電壓與輸入電荷成感器低內(nèi)阻的電壓源，使其輸出電壓與輸入電荷成正比；正比； 電壓放大器電壓放大器: :其輸出電壓與輸入電壓（傳感器其輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比；輸出電壓靈敏度受分布電的輸出電壓）成正比；輸出電壓靈敏度受分布電容的影響；容的影響；第48頁(yè)

30、/共92頁(yè)4949放大器輸入端等效電路6.4 測(cè)量電路測(cè)量電路第49頁(yè)/共92頁(yè)5050aiaiR RRRR1、電壓放大器、電壓放大器aciCCCCtFFmsintFdFdqmsin3333ACQuiuRACaRaCcRiCiQitFddtdqimcos33FdjI33CjRIUi1/第50頁(yè)/共92頁(yè)5151aiaiR RRRR1、電壓放大器、電壓放大器aciCCCCtFFmsintFdFdqmsin3333Ui的幅值的幅值233)(1RCRFdUmim相相 位位)arctan(2RCRCjRjFdUi133ACQuiuRACaRaCcRiCiQi第51頁(yè)/共92頁(yè)52526.4 測(cè)量電路U

31、i的幅值的幅值.(*)(1233RCRFdUmim =0，作用在壓電元件上的力是靜態(tài)力，則，作用在壓電元件上的力是靜態(tài)力，則Uim=0理想情況下，理想情況下，R為無(wú)限大，為無(wú)限大， 因而因而放大器輸入電壓幅值為：放大器輸入電壓幅值為：CFdUmm331RC說(shuō)明：理想的情況下前置放大器輸入電壓與頻率無(wú)關(guān)說(shuō)明：理想的情況下前置放大器輸入電壓與頻率無(wú)關(guān)什么情況？什么情況？第52頁(yè)/共92頁(yè)5353 令令=RC，為測(cè)量回路的時(shí)間常數(shù)，并令為測(cè)量回路的時(shí)間常數(shù)，并令1=1/，則可得，則可得:2112)(1)(1RCRCUUmim1arctan200901.0UimUm0.512341/電壓幅值比和相角與

32、頻率比的關(guān)系曲線第53頁(yè)/共92頁(yè)6.4 測(cè)量電路討論：討論：u 壓電傳感器不能測(cè)量靜態(tài)物理量；壓電傳感器不能測(cè)量靜態(tài)物理量；u 當(dāng)當(dāng)/13時(shí)輸入與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，高頻響應(yīng)特性時(shí)輸入與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，高頻響應(yīng)特性好，好，優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)；u 提高低頻響應(yīng)的辦法是增大提高低頻響應(yīng)的辦法是增大，但不能靠增加輸入，但不能靠增加輸入電容電容Ca，因?yàn)殡妷红`敏度與電容成反比。實(shí)際是增，因?yàn)殡妷红`敏度與電容成反比。實(shí)際是增大前置輸入回路電阻大前置輸入回路電阻Ri。第54頁(yè)/共92頁(yè)55556.4 測(cè)量電路00901.0UimUm0.512341/ =0時(shí)， Uim=0。壓電傳感器不能測(cè)量壓電傳感器不能測(cè)量靜態(tài)物理量靜

33、態(tài)物理量分析： / 1 3時(shí)， Uim/Um1。運(yùn)算放大器輸運(yùn)算放大器輸入電壓與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。入電壓與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)當(dāng)1一定時(shí)，壓電傳感器具有很好的高頻一定時(shí)，壓電傳感器具有很好的高頻響應(yīng)特性。響應(yīng)特性。擴(kuò)大低頻響應(yīng)范圍，就必須提高測(cè)量回路的時(shí)間常數(shù)當(dāng)被測(cè)量是緩慢變化的動(dòng)態(tài)量，而測(cè)量回路又不大時(shí)，會(huì)造成傳感器 的靈敏度下降，怎么辦？問(wèn)題：答案：=RC，第55頁(yè)/共92頁(yè)56566.4 測(cè)量電路u增大增大R，R=Ra+Ri Ra-傳感器本身的絕緣電阻，很大（取決于材料）傳感器本身的絕緣電阻，很大（取決于材料） Ri-運(yùn)放的輸入電阻運(yùn)放的輸入電阻u增加輸入電容增加輸入電容C， 將導(dǎo)致電壓靈敏度的

34、下降。將導(dǎo)致電壓靈敏度的下降。u實(shí)際是增大前置輸入回路電阻實(shí)際是增大前置輸入回路電阻Ri。=RC，提高低頻響應(yīng)的辦法是增大測(cè)量回路的提高低頻響應(yīng)的辦法是增大測(cè)量回路的第56頁(yè)/共92頁(yè)57576.4 6.4 測(cè)量電路測(cè)量電路傳感器電壓靈敏度傳感器電壓靈敏度: :2233233)(1)(1CRdRCRdFUkmimu當(dāng)當(dāng)R1時(shí)，時(shí)，aicuCCCdCdk3333電纜電容傳感器的固有電容放大器的輸入電容第57頁(yè)/共92頁(yè)6.4 測(cè)量電路討論：討論：u 壓電傳感器不能測(cè)量靜態(tài)物理量；壓電傳感器不能測(cè)量靜態(tài)物理量；u 當(dāng)當(dāng)/13時(shí)輸入與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，高頻響應(yīng)特性時(shí)輸入與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，高頻響應(yīng)特性好，好

35、，優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)；u 提高低頻響應(yīng)的辦法是增大提高低頻響應(yīng)的辦法是增大，但不能靠增加輸入，但不能靠增加輸入電容電容Ca,因?yàn)殡妷红`敏度與電容成反比。實(shí)際是增大因?yàn)殡妷红`敏度與電容成反比。實(shí)際是增大前置輸入回路電阻前置輸入回路電阻Ri。u 從傳感器電壓靈敏度從傳感器電壓靈敏度ku可見(jiàn)，連接電纜的分布電可見(jiàn)，連接電纜的分布電容容Cc影響傳感器靈敏度，使用時(shí)更換電纜就要求重影響傳感器靈敏度，使用時(shí)更換電纜就要求重新標(biāo)定，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電纜長(zhǎng)度變化很敏感，這是電壓新標(biāo)定，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電纜長(zhǎng)度變化很敏感，這是電壓放大器的放大器的缺點(diǎn)缺點(diǎn)。第58頁(yè)/共92頁(yè)59596.4 測(cè)量電路說(shuō)明：說(shuō)明：u當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率足夠大時(shí)

36、，電壓放大器輸入電當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率足夠大時(shí)，電壓放大器輸入電壓與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，即傳感器電壓靈敏度系數(shù)與壓與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，即傳感器電壓靈敏度系數(shù)與頻率無(wú)關(guān)。頻率無(wú)關(guān)。u壓電式傳感器具有很好的高頻響應(yīng)特性。壓電式傳感器具有很好的高頻響應(yīng)特性。u從傳感器電壓靈敏度從傳感器電壓靈敏度ku可見(jiàn)，連接電纜的分布可見(jiàn)，連接電纜的分布電容電容Cc影響傳感器靈敏度，使用時(shí)更換電纜就要影響傳感器靈敏度，使用時(shí)更換電纜就要求重新標(biāo)定，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電纜長(zhǎng)度變化很敏感，求重新標(biāo)定，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電纜長(zhǎng)度變化很敏感，這是電壓放大器的這是電壓放大器的缺點(diǎn)缺點(diǎn)。第59頁(yè)/共92頁(yè)60606.4 測(cè)量電路foCQU2 電荷放大器電荷放

37、大器第60頁(yè)/共92頁(yè)61616.4 測(cè)量電路(1)ffCK C iacifoiQUCCCCUK U (1)oacifK QUCCCK C0fCfQUUC2 電荷放大器電荷放大器第61頁(yè)/共92頁(yè)62626.4 測(cè)量電路QiU0UfCA fU)(aiU0UfCACQ )(b 基本電路（基本電路（ A無(wú)限大、無(wú)限大、Ri無(wú)限大的理想放大器）無(wú)限大的理想放大器）ffiifiCQUUAAUUAUUUUU 00000分壓分壓 系統(tǒng)的實(shí)際等效電系統(tǒng)的實(shí)際等效電路分析（路分析（ A有限大、有限大、C= =Cc + + Ca + + Ci ） fCfifffiCiififiQQQCAUUCQCUQAUUUU

38、AUUUUU)1(1000 fffffiCUAACCCUCACAUCACUQ00011)1()1( 時(shí)：時(shí)：11;1AACCfA為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益，一般為增益，一般為10104 410106 6。結(jié)果與結(jié)果與C無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。第62頁(yè)/共92頁(yè)63636.4 測(cè)量電路討論：討論：u 電荷放大器的輸出電壓電荷放大器的輸出電壓UO只取決于輸入電荷只取決于輸入電荷Q和反饋電容和反饋電容Cf，輸出電壓與，輸出電壓與電纜電容電纜電容Cc無(wú)關(guān)，且與無(wú)關(guān)，且與Q成正比，這是電荷放大器的突出優(yōu)點(diǎn)。考慮不同量成正比，這是電荷放大器的突出優(yōu)點(diǎn)。考慮不同量程因素程因素Cf的容量做成可以選擇的電容，一般為的容量

39、做成可以選擇的電容，一般為100104pF。u 缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。使用電荷放大器，電纜長(zhǎng)度變化影響可忽缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。使用電荷放大器，電纜長(zhǎng)度變化影響可忽略，并且允許使用長(zhǎng)電纜工作。略，并且允許使用長(zhǎng)電纜工作。0fCfQUUC第63頁(yè)/共92頁(yè)64645 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例p 壓電元件的連接壓電元件的連接 單片壓電元件產(chǎn)生的電荷量甚微，為了提高壓電傳感器的輸出靈敏度， 在實(shí)際應(yīng)用中常采用兩片（或兩片以上）同型號(hào)的壓電元件粘結(jié)在一起。從作用力看，元件是串接的，因而每片受到的作用力相同，產(chǎn)生的變形和電荷數(shù)量大小都與單片時(shí)相同。第64頁(yè)/共92頁(yè)656

40、55 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例 圖a）從電路上看，這是并聯(lián)接法， 類似兩個(gè)電容的并聯(lián)。所以，外力作用下正負(fù)電極上的電荷量增加了1倍，電容量也增加了1倍，輸出電壓與單片時(shí)相同。 圖b）從電路上看是串聯(lián)的，兩壓電片中間粘接處正負(fù)電荷中和，上、 下極板的電荷量與單片時(shí)相同，總電容量為單片的一半，輸出電壓增大了1倍。 CFdUmm33第65頁(yè)/共92頁(yè)66665 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例u 并聯(lián)接法，輸出電荷大，時(shí)間常數(shù)大，宜用于并聯(lián)接法，輸出電荷大，時(shí)間常數(shù)大，宜用于測(cè)量緩變信號(hào)，并且適用于以電荷作為輸出量的場(chǎng)測(cè)量緩變信號(hào)，并且適用于以電荷作為輸出量的場(chǎng)合。合。u 串聯(lián)接法，輸出電壓大，本身電容小，適用

41、于串聯(lián)接法，輸出電壓大，本身電容小，適用于以電壓作為輸出信號(hào)，且測(cè)量電路輸入阻抗很高的以電壓作為輸出信號(hào)，且測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。場(chǎng)合。第66頁(yè)/共92頁(yè)壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感器特性壓電式壓力傳感器特性 1 1、壓電式力傳感器、壓電式力傳感器傳感器上蓋為傳力元件傳感器上蓋為傳力元件, , 當(dāng)外力作當(dāng)外力作用時(shí)用時(shí), , 它將產(chǎn)生彈性變形它將產(chǎn)生彈性變形, , 將力傳將力傳遞到石英晶片上。遞到石英晶片上。6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第67頁(yè)/共92頁(yè)壓力P作用膜片，壓電元件表面產(chǎn)生電荷6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第68頁(yè)/共92頁(yè)1）行駛中稱重）行駛中稱重 ：

42、在美國(guó)、巴西、德國(guó)、日本和韓在美國(guó)、巴西、德國(guó)、日本和韓國(guó)有大量應(yīng)用，我國(guó)也逐漸開(kāi)始應(yīng)用，其主要用國(guó)有大量應(yīng)用，我國(guó)也逐漸開(kāi)始應(yīng)用，其主要用途是途是高速公路高速公路車輛超重超載監(jiān)測(cè)的預(yù)選和橋梁超車輛超重超載監(jiān)測(cè)的預(yù)選和橋梁超載警告系統(tǒng)，即判斷正在高速行駛中的車輛，尤載警告系統(tǒng)，即判斷正在高速行駛中的車輛，尤其是駛過(guò)橋梁的車輛是否超載，由視頻系統(tǒng)拍下其是駛過(guò)橋梁的車輛是否超載，由視頻系統(tǒng)拍下車牌號(hào)記錄在案，并根據(jù)超載量罰款。車牌號(hào)記錄在案，并根據(jù)超載量罰款。 6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第69頁(yè)/共92頁(yè)2）壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)）壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)（用于重要位置出入口、（用于重要位置出入口、周界

43、安全防護(hù)等）周界安全防護(hù)等） 將長(zhǎng)的壓電電纜埋在泥土將長(zhǎng)的壓電電纜埋在泥土的淺表層，可起分布式地的淺表層，可起分布式地下麥克風(fēng)或聽(tīng)音器的作用下麥克風(fēng)或聽(tīng)音器的作用，可在幾十米范圍內(nèi)探測(cè)，可在幾十米范圍內(nèi)探測(cè)人的步行人的步行, 對(duì)輪式或履帶式對(duì)輪式或履帶式車輛也可以通過(guò)信號(hào)處理車輛也可以通過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)分辨出來(lái)。右圖為測(cè)系統(tǒng)分辨出來(lái)。右圖為測(cè)量系統(tǒng)的輸出波形。量系統(tǒng)的輸出波形。6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第70頁(yè)/共92頁(yè)6.5 6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第71頁(yè)/共92頁(yè)6.5 6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例壓電式傳感器的應(yīng)用舉例3) 交通監(jiān)測(cè)交通監(jiān)測(cè) 將高分子壓電

44、電纜將高分子壓電電纜埋在公路上，可以獲取埋在公路上，可以獲取車型分類信息（包括軸車型分類信息（包括軸數(shù)、軸距、輪距、單雙數(shù)、軸距、輪距、單雙輪胎）、車速監(jiān)測(cè)、收輪胎）、車速監(jiān)測(cè)、收費(fèi)站地磅、闖紅燈拍照、費(fèi)站地磅、闖紅燈拍照、停車區(qū)域監(jiān)控、交通數(shù)停車區(qū)域監(jiān)控、交通數(shù)據(jù)信息采集（道路監(jiān)控）據(jù)信息采集（道路監(jiān)控）及機(jī)場(chǎng)滑行道等。及機(jī)場(chǎng)滑行道等。第72頁(yè)/共92頁(yè)6.5 6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例壓電式傳感器的應(yīng)用舉例 將兩根高分子壓將兩根高分子壓電電纜相距若干米，電電纜相距若干米，平行埋設(shè)于柏油公路平行埋設(shè)于柏油公路的路面下約的路面下約5cm5cm，可，可以用來(lái)測(cè)量車速及汽以用來(lái)測(cè)量車速及汽車的

45、載重量，并根據(jù)車的載重量，并根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的檔案數(shù)據(jù)，判定汽車檔案數(shù)據(jù)，判定汽車的車型。的車型。 高分子壓電電纜的應(yīng)用演示高分子壓電電纜的應(yīng)用演示第73頁(yè)/共92頁(yè)6.5 6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第74頁(yè)/共92頁(yè)6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例壓電傳感器位于車刀前部的下方壓電傳感器位于車刀前部的下方, , 當(dāng)進(jìn)行切削加當(dāng)進(jìn)行切削加工工時(shí)時(shí), , 切削力通過(guò)刀具傳給壓電傳感器切削力通過(guò)刀具傳給壓電傳感器, , 壓電傳感壓電傳感器器將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出, , 記錄下電信號(hào)的變記錄下電信號(hào)的變化化便測(cè)得切削力的變化。便測(cè)

46、得切削力的變化。 4 4）壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器在車床中用于動(dòng)態(tài)切削力的測(cè)量）壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器在車床中用于動(dòng)態(tài)切削力的測(cè)量 第75頁(yè)/共92頁(yè)6.5 6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第76頁(yè)/共92頁(yè)6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例第77頁(yè)/共92頁(yè)6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例5）壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器在體育動(dòng)態(tài)測(cè)量中的應(yīng)）壓電式動(dòng)態(tài)力傳感器在體育動(dòng)態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用用壓電式步態(tài)分析跑臺(tái)壓電式步態(tài)分析跑臺(tái)壓電式縱跳訓(xùn)練分析裝置壓電式縱跳訓(xùn)練分析裝置壓電傳感器測(cè)量雙腿壓電傳感器測(cè)量雙腿跳的動(dòng)態(tài)力跳的動(dòng)態(tài)力第78頁(yè)/共92頁(yè)6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例Fma壓電式加速度傳感器具有良好的頻率特性，量程大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)壓電式加速度傳感器具有良好的頻率特性，量程大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、單，使用方便。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。 當(dāng)加速度傳感器和被測(cè)物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)當(dāng)加速度傳感器和被測(cè)物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí), , 壓電元件受質(zhì)量塊慣性力