壓電式傳感器測量加速度的課程設(shè)計(jì).doc

傳感器的實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課題名稱： 應(yīng)用壓電式傳感器測 量加速度的電路設(shè)計(jì) 班 級 ： 05131102 姓 名 ： 楊春雨 學(xué) 號 ： 0513110203 - 6 - 6 - 摘 要現(xiàn)代工業(yè)和自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，許多的設(shè)備都用到傳感器，傳感器的應(yīng)用已經(jīng)普及到很多的生產(chǎn)車間和生活當(dāng)中。此次設(shè)計(jì)是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測加速度成正比。本文介紹了一種壓電式加速度傳感器，利用壓電式傳感器來測量運(yùn)動(dòng)物體的加速度，本設(shè)計(jì)的操作簡單，具有較高的靈敏度，準(zhǔn)確的測量加速度。根據(jù)不同的測量需要可以進(jìn)行智能調(diào)整，以達(dá)到提高性價(jià)比的目的。關(guān)鍵字：壓電加速度傳感器 電荷轉(zhuǎn)換電路 放大電路 AD轉(zhuǎn)換電路 顯示電路第一章 設(shè)計(jì)概論1.1 應(yīng)用的傳感器壓電傳感器是以某種介質(zhì)（如石英晶體或壓電陶瓷、高分子材料）的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)而工作的。在外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量測量的目的。因此是一種典型的自發(fā)電式傳感器。壓電傳感器是力敏感元件，它可以測量最終能變換為力的那些非電物理量，例如，動(dòng)態(tài)力、動(dòng)態(tài)壓力、振動(dòng)加速度等。1.2課題的目的和意義通過本次設(shè)計(jì)，掌握壓電式傳感器的的工作原理，了解有關(guān)壓電式傳感器的應(yīng)用，初步掌握壓電式傳感器測量加速度的調(diào)整和測試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識，建立理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解每個(gè)單元電路之間的關(guān)系及相互影響。初步掌握壓電式傳感器測量加速度的調(diào)整及測試方法。提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。第二章 整體設(shè)計(jì)方案2.1測量的示意圖2.2 設(shè)計(jì)的原理壓電式加速度傳感器屬于慣性式傳感器，工作原理是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在加速度計(jì)受振時(shí)，加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測加速度成正比，可以把被測的非電物理量加速度轉(zhuǎn)化為電量。由于壓電式傳感器的輸出電信號是微弱的電荷，而且傳感器本身有很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微，這給后接電路帶來一定困難。為此，通常器信號選用電荷放大器作為電信號的測量電路。2.3方框圖控制電路顯示電路放大電路測量電路AD轉(zhuǎn)換電路第三章 單元電路設(shè)計(jì)3.1 測量電路上圖顯示了加速度傳感器的結(jié)構(gòu).它具有兩塊X切向石英晶體,若對畕體施加壓力則在中心電極上產(chǎn)生的電荷是疊加的，由環(huán)狀彈賛施加的機(jī)槭頂載必須比預(yù)期沿向上方向所施最大加速度力要大。晶體的兩外表面與殼罩相連因而處于低電位.此傳感器具有0.62pC/g的輸出，并在15kHz左右發(fā)生最低頻率諧振。兩晶體的電容僅有幾個(gè)pF.從而與任一長度的電纜電容相比均可忽略不計(jì)。傳感器重約250300 g, 可用螺栓固定=加上電纜.若總電容是500 pF.則開路輸出電壓是3.2 放大電路3.3 AD轉(zhuǎn)換電路3.4 顯示電路第四章 整機(jī)電路圖4.1 整機(jī)電路介紹壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測加速度成正比。壓電式傳感器在測量上靈敏度比較高，因此，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中被應(yīng)用于許許多多的方面，如提電腦的硬盤抗摔保護(hù)，目前用的數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)里，也有加速度傳感器，用來檢測拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)的聚焦。壓電加速度傳感器還應(yīng)用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。第五章 總結(jié)與展望本文研究設(shè)計(jì)的壓電式傳感器測量加速度采用了通用的電子元器件，利用壓電式傳感器，利用單實(shí)踐，體現(xiàn)出大學(xué)生的動(dòng)手能力。通過查資料和收集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且有原先的被動(dòng)接受只是轉(zhuǎn)換為主動(dòng)尋求只是，這可以收拾學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大突破。在以往的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下，我們可能會記住很多書本知識，但是通過本次設(shè)計(jì)，我們學(xué)會了如何將學(xué)到的知識化為自己的東西，學(xué)會了怎么良好的處理知識和實(shí)踐相結(jié)合的問題，把握重點(diǎn)，攻克難關(guān)，學(xué)到用到活學(xué)活用。在設(shè)計(jì)過程中由于時(shí)間倉促有很多地方難免存在不足之處，硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，在調(diào)試設(shè)計(jì)中有些功能還尚未能開發(fā)出來。但在以后的設(shè)計(jì)中，我們會嚴(yán)格要求自己最求完美。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，傳感器的應(yīng)用也越來越重要，無論是那種傳感器在今后的生活中一定是必不可少的應(yīng)用元件。在現(xiàn)代的軍事，家電，汽車，都離不開傳感器的應(yīng)用。因此我們要在以后的學(xué)習(xí)中更加努力，真正學(xué)好這門技術(shù)。參考文獻(xiàn)1傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用單成祥 國防工業(yè)出版社2壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與設(shè)計(jì)葉偉