w第三章傳感器 ppt課件

1、 傳感器是將被測物理量（機(jī)械量）轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的，容易檢測、傳輸、或處理的信號(hào)的裝置。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。一、組成ERe聲波例：電容傳聲器振膜平板電容直流極化電路e聲波輸入P大氣壓殼體膜盒電感線圈磁芯基本轉(zhuǎn)換電路1、敏感元件 - 把機(jī)械量轉(zhuǎn)化成電量。2、一次敏感元件 - 把被測機(jī)械量轉(zhuǎn)化成 敏感元件可接受的機(jī)械量。3、輔助元件 - 多數(shù)為傳力元件。4、測量電路 - 將電路參數(shù)的變化轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)輸出。注 ：有些傳感器沒有一次敏感元件。 如： 光電池組成的測亮度傳感器 熱

2、敏電阻組成的測溫傳感器1、按被測物理量分類、按被測物理量分類壓力傳感器溫度傳感器位移傳感器以測量目標(biāo)為對(duì)象便于管理注意：同一類型的傳感器，內(nèi)部轉(zhuǎn)換原理可能不同：如壓電式加速度傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器2、按敏感元件類型：3、按轉(zhuǎn)換特性:4、按是否需要能源：電阻式、壓電式、電感式、電容式等物性型：結(jié)構(gòu)型：能量控制型：能量轉(zhuǎn)換型：利用敏感材料性質(zhì)的變化，如：壓電式、光電式、磁阻式利用結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，如：電感式、電容式、電阻式能量由測量電路提供不需輔助能源第二節(jié)、傳感器選用原則 選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測量方式等六個(gè)

3、方面的問題。穩(wěn)定性、精確度、測量方式等六個(gè)方面的問題。 1、靈敏度、靈敏度 一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但，在確定靈一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但，在確定靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問題。敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問題。 a)靈敏度過高引起的干擾問題；靈敏度過高引起的干擾問題； b)量程范圍。量程范圍。 c)交叉靈敏度問題交叉靈敏度問題(向量向量)。2 響應(yīng)特性響應(yīng)特性 傳感器的響應(yīng)特性是指在所測頻率范圍內(nèi)，保持不傳感器的響應(yīng)特性是指在所測頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測量條件。失真的測量條件。 3 線性范圍線性范圍 任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線

4、性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，則表明傳感內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測量精度的基本條件。測量精度的基本條件。 傳感器選用原則4 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過長期使用以后，其輸出特穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間與環(huán)境。與環(huán)境。5 精確度精確度 傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測量的對(duì)傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測量的對(duì)應(yīng)程度。應(yīng)程度。 6

5、測量方式測量方式 傳感器工作方式，也是選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮的重要傳感器工作方式，也是選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮的重要因素。例如，接觸與非接觸測量、破壞與非破壞性測量、因素。例如，接觸與非接觸測量、破壞與非破壞性測量、在線與非在線測量等。在線與非在線測量等。傳感器選用原則將被測機(jī)械量轉(zhuǎn)化成電阻的變化一、變阻式：位移（輸入）電阻（輸出）敏感元件環(huán)節(jié)kxR kdxdRS/靈敏度：A與B之間的電阻值：輸出輸入角位移型：kR kddRS/輸出輸入非線性型：2/02xxdxxkRxkdxdRS/用于滿足輸入、輸出之間的某種函數(shù)關(guān)系特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，使用方便。 電阻不隨x連續(xù)變化。 分辨力低，噪聲大。場合：

6、 用于大位移測量測量電路：電阻分壓電路xxuuRRxxRRxxuupypLpLppy00)1 (時(shí)：當(dāng)輸入位移 輸出電壓xyu0uxxupy負(fù)載效應(yīng)l線性線性(或曲線的一致性或曲線的一致性); l分辨率分辨率; l整個(gè)電阻值的偏差整個(gè)電阻值的偏差; l移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍;l電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù);l壽命壽命;應(yīng)用案例應(yīng)用案例案例案例1 1： 重量的自動(dòng)檢測重量的自動(dòng)檢測-配料設(shè)備配料設(shè)備重量設(shè)定原材料 比較原理用彈簧將力轉(zhuǎn)換為位移;再用變阻器將位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化案例案例2 2：煤氣包儲(chǔ)量檢測：煤氣包儲(chǔ)量檢測原理直接將代表煤氣包儲(chǔ)量的高度變化轉(zhuǎn)換為鋼絲的電阻變化煤氣包鋼絲特

7、點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）測量量程大；）測量量程大；（2）防爆；）防爆；（3）可靠；）可靠；（4）成本低。）成本低。應(yīng)用案例應(yīng)用案例案例案例3 3：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）原理直接將關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化轉(zhuǎn)換為電阻器阻值變化應(yīng)用案例應(yīng)用案例敏感元件： 應(yīng)變片電阻的變化率應(yīng)變輸入輸出兩種形式金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片絲式箔式 把應(yīng)變片用特制膠水（502）粘固在彈性元件或需要測量變形的物體表面上，在外力的作用下，電阻絲隨同該物體一起發(fā)生變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。 設(shè)一根電阻絲，未受力時(shí)的原始電阻值：當(dāng)受到外力F作用，其電阻R的變化：AlR電子稱電子稱原理將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)

8、化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。drdrldlRdRdrdrldlRdrldrrldlrdRrA2)2(22322dRdAARdllRdR變引起的。是由電阻絲電阻率的改改變引的；是由電阻絲幾何尺寸的其中，（E)21（縱向應(yīng)變）ldl為泊松系數(shù)）（橫向應(yīng)變，rdr為材料彈性摸量。）為正應(yīng)力；為壓阻系數(shù)；（EEdERdR2ERdR2ERdRS21工作原理：常量21)21 (RdRSRdR結(jié)構(gòu)：絲式 箔式金屬應(yīng)變片：應(yīng)變效應(yīng)為主，壓阻效應(yīng)很小a絲式：四個(gè)基本部分組成：敏感柵（電阻絲）基片覆蓋層引出線絲式b箔式：特點(diǎn)： 光刻技術(shù)，應(yīng)變花； 橫向效應(yīng)??； 散熱條件好； 疲勞壽命長； 生產(chǎn)率高。箔式

9、l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性和溫度特性好穩(wěn)定性和溫度特性好.l缺點(diǎn)缺點(diǎn):靈敏度系數(shù)小靈敏度系數(shù)小.材料： 見表4-2。材料名稱成 分靈敏度電阻率溫度系數(shù) 線脹系數(shù)元素含量 sgmm2/m10-6 /C10-6 /C康 銅Cu Ni57% 43%1.72.10.49-202014.9鎳鉻合金Ni Cr80% 20%2.12.50.91.111015014.0鎳鉻鋁 合金 (卡瑪合金)Ni Cr Al Fe73% 20% 34% 余量2.42.61.33-101013.3ERdRSERdR3、半導(dǎo)體應(yīng)變片： 工作原理：“壓阻效應(yīng)” 單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓阻效應(yīng)為

10、主，應(yīng)變效應(yīng)很小 特點(diǎn)： （1）靈敏度高；機(jī)械滯后小，橫向效應(yīng)??； （2）溫度穩(wěn)定性差；靈敏度離散度大； 在較大應(yīng)力作用下，非線性誤差大等。結(jié)構(gòu)：材料： 見表4-3P型硅單晶 半導(dǎo)體敏感柵內(nèi)引線焊接端外引線膠膜襯底l1）幾何參數(shù)：表距）幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度和絲柵寬度b，制造廠常用，制造廠常用bLl 表示。表示。 l2）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。 l3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。 l4）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、l 蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向

11、靈敏度等）。蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。應(yīng)變片應(yīng)用橋梁固有頻率測量橋梁固有頻率測量原理在橋中設(shè)置一三角形障礙物，利用汽車礙時(shí)的沖擊對(duì)橋梁進(jìn)行激勵(lì)，再通過應(yīng)變片測量橋梁動(dòng)態(tài)變形，得到橋梁固有頻率。l變阻式l應(yīng)變式金屬半導(dǎo)體線圈自感或互感的變化位移、振動(dòng)、壓力被測量的變化主要特征：具有線圈繞組。自感式互感式- 差動(dòng)變壓器式可變磁阻式渦電流式電感式極距型截面型螺管型l將被測機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電感變化，其工作原理基于電磁感應(yīng)這一物理現(xiàn)象（一）可變磁阻式：1、基本組成：線圈鐵心銜鐵位移磁阻自感2、工作原理：磁路磁阻線圈匝數(shù)mmRWRWL2000002,2AuRuuAuuAlRmm),(,20000

12、2AfLuWAuWL為常數(shù)，當(dāng)極距型面積型被測位移被測位移L0AL3、極距變化型3、極距變化型L0L00（變量）靈敏度：2002200222AuWSdAuWdL10LA 一定，當(dāng)21S特點(diǎn)： 由于非線性關(guān)系，取較小的初始間隙0可獲得 高的靈敏度； 由于非線性，工作范圍受限。只能對(duì)微小的位 移進(jìn)行測量。 （/00.1 ,:0.001-1mm) 使用時(shí)先定0 ， 限制測量范圍20022AuWS )( 2020常數(shù)cuWdAdLS較極距變化的低SAuWuW200202222002AuWL a) 可變導(dǎo)磁面積型（同上）b) 差動(dòng)式：兩個(gè)完全相同的單線圈電感傳感器共用一個(gè)活動(dòng)銜鐵。（電氣參數(shù)，幾何尺寸均

13、相同）xAuWxAuWLLL000200022122差122222000002220002xxAuWxxAuW122000 xxL)(1 22000 xxL00021xLLx差，有當(dāng)單差SAuWLxLS22222000200靈敏度提高一倍非線性誤差減小穩(wěn)定性好有補(bǔ)償作用差動(dòng)連接的優(yōu)點(diǎn)00021xLLx差，有當(dāng)1L2LL2L21LL x02002AuWL )(200021xAuWL)(200022xAuWLc） 單螺管型：d）雙螺管差動(dòng)型：渦流式傳感器的變換原理，是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦電流效應(yīng)。如圖所示，金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間距為為，當(dāng)線圈輸入一交變電流 i時(shí)，便產(chǎn)生

14、交變磁通量，金屬板在此交變磁場中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 i1，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱之為“渦電流”或“渦流”。渦流的大小與金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率、厚度h，金屬板與線圈的距離，激勵(lì)電流角頻率等參數(shù)有關(guān)。若改變其中某一參數(shù)，而固定其他參數(shù)不變，就可根據(jù)渦流的變化測量該參數(shù)。 、渦流傳感器原理、渦流傳感器原理 如上圖所示，高頻(lMHz)激勵(lì)電流，產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的表面，由于集膚效應(yīng)，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時(shí)，該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈自感L或阻抗ZL的變化，其變化與距離、金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率、激勵(lì)電流i，及角頻率等有關(guān)，若只改變距離而保持其他系數(shù)不變，則

15、可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈自感的變化，通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量。 2、高頻反射式渦流傳感器線圈自感系數(shù)L變化，與以下因素有關(guān)：距離板厚h電阻率導(dǎo)磁率激勵(lì)電流頻率0輸出電壓被測物體0初始安裝間隙鑄鐵、鋼、鋁、銅0輸出電壓0初始安裝間隙軸鑄鐵、鋼、鋁、銅低頻透射式渦流傳感器的工作原理如圖所示，發(fā)射線圈1和接收線圈2分別置于被測金屬板材料G的上、下方。由于低頻磁場集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l(音頻范圍)電壓e1加到線圈1的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板材料G,使線圈2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e2。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應(yīng)電動(dòng)勢e2減少，當(dāng)金屬板材料G越厚時(shí)，

16、損耗的能量越大，輸出電動(dòng)勢e2越小。因此，e2的大小與G的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，試驗(yàn)表明，e2隨材料厚度h的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減少,如圖所示，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用e2的變化即可測量其厚度。3、低頻透射式渦流傳感器4 4、渦流傳感器的應(yīng)用、渦流傳感器的應(yīng)用 渦流式電感傳感器主要用于位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、距離、厚度等參數(shù)測量，它可實(shí)現(xiàn)非線性測量，下圖是渦流式傳感器測厚和渦流式傳感器用于零件計(jì)數(shù)的例子。、阻抗分壓式調(diào)幅電路： 振蕩器放大檢波濾波CReLLCf21eLCf21f 振蕩器頻率e1f11L1ff 振蕩器頻率e1f2f22L2fe1e3e2312fee1e2f1f2f3123圖3-

17、17高頻振蕩器鑒頻器、調(diào)頻電路：uffLL0LCf21自感式互感式- 差動(dòng)變壓器式可變磁阻式渦電流式電感式極距型截面型螺管型l將被測機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電感變化，其工作原理基于電磁感應(yīng)這一物理現(xiàn)象差動(dòng)變壓器式電感傳感器互感型電感傳感器是利用互感M的變化來反映被測量的變化。這種傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)輸出電壓可變的變壓器。當(dāng)變壓器初級(jí)線圈輸入穩(wěn)定交流電壓后，次級(jí)線圈便產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出，該電壓隨被測量的變化而變化。1、工作原理：M-互感系數(shù)（H）表示兩線圈之間的耦合程度。其大小與兩線圈相對(duì)位置及周圍介質(zhì)的導(dǎo)磁能力等因素有關(guān)。dtdiMe1122 互感型互感型-差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器2、 基本結(jié)構(gòu)WW1W2Esx-

18、xEwEoute0te2te1te1te0tte2XX振蕩器放大器Re1e2|e0|xe0X1、極性的確定問題差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示，則輸出值只能反應(yīng)鐵芯位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的極性；振蕩器放大器Re1e2|e0|xe0X2、殘余電壓地消除問題（調(diào)零）交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，是由于兩個(gè)次級(jí)線圈的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等原因所形成。所以，即使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零 圖示為用于小位移的差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理，當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯處于中間位置，調(diào)節(jié)電阻R，使零點(diǎn)殘余電壓減?。?當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯移上或移下，其

19、輸出電壓經(jīng)交流放大、相敏檢波(+-)、濾波后得到直流輸出。由表頭指示輸入位移量的大小和方向。 振蕩器放大器相敏檢波器R濾波器e1e2e0 xe0振蕩器放大器相敏檢波器R濾波器l優(yōu)點(diǎn)：測量精度高（0.1微米），線性范圍大（+-100毫米），穩(wěn)定性好，使用方便。l缺點(diǎn)：功耗相對(duì)較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能一般，通常只能用于接觸測量。5、應(yīng)用、應(yīng)用: 厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,壓縮,垂直度; 壓力,流量,液位;張力,重力,負(fù)荷量;扭矩, 應(yīng)力,動(dòng)力;氣壓,溫度;振動(dòng),速度,加速度;等.案例：案例：板的厚度測量板的厚度測量 案例：案例：張力測量張力測量一、工作原理：將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容的變化。平行平板電

20、容器：AC0極板面積極板間距離極間介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)真空介電常數(shù)A0上式表明，當(dāng)被測量、A或發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變另一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化，再通過配套的測量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性，電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種，其中極距變化型和面積變化型應(yīng)用較廣。 )()()(fCAfCfC二、分類機(jī)械量C10AC C20AddCS20AddCS2001AS時(shí)， 一般在小范圍內(nèi)測量 用于非接觸式測量 差動(dòng)連接 運(yùn)放電路單差動(dòng)SSxCxxCxAxACCCba22)(120020

21、000000 x0 x0 xyCCuu00ACx0ACuuy000輸出輸入總的靈敏度？角位移型 線位移型圓柱體線位移型圖3-23位移電容的變化面積角位移型 22202rCrA220rddCS線位移型bdxdCSxbCbxA00圓柱體線位移型2,2dDxdDA)ln(2,0dDdDdDxdDdDC對(duì)于%)535. 11 (時(shí)，誤差dD)ln(2)ln(200dDdxdCSxdDC 輸入輸出呈線性。但與極距變化型相比，靈敏度較低，適于較大直線位移或角位移的測量。、液位測量。、介質(zhì)溫度，濕度或厚度測量；)ln()(2)ln(22012022rRhhrRhC)ln(21011rRhC氣體介質(zhì)間的電容量

22、液體介質(zhì)間的電容量)ln()(2)ln(221020rRKhrRA1KhAC12102021)ln()(2)ln(2hrRhrRCCC 將電容量轉(zhuǎn)換成電量 (電壓或電流)的電路稱作電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路，它們的種類很多，目前較常采用的有電橋電路、諧振電路、調(diào)頻電路及運(yùn)算放大電路等 電橋電路圖3-25 圖所示為電容式傳感器的電橋測量電路。電容傳感器為電橋的一部分。通常采用電阻、電容或電感、電容組成交流電橋，該圖所示為一種電感、電容組成的電橋。由電容變化轉(zhuǎn)換為電橋的電壓輸出，經(jīng)放大、相敏檢波、濾波后，再推動(dòng)顯示、記錄儀器 諧振式電路 圖所示為諧振式電路的原理框圖，電容傳感器的電容C3作為諧振回路(

23、L2、C2、C3)調(diào)諧電容的一部分。諧振回路通過電感藕合，從穩(wěn)定的高頻振蕩器取得振蕩電壓。當(dāng)傳感器電容發(fā)生變化時(shí)，使得諧振回路的阻抗發(fā)生相應(yīng)的變化，而這個(gè)變化被轉(zhuǎn)換為電壓或電流，再經(jīng)過放大、檢波即可得到相應(yīng)的輸出。 為了獲得較好的線性關(guān)系，一般諧振電路的工作點(diǎn)選在諧振曲線的線性區(qū)域內(nèi)，最大振幅70%附近的地方，且工作范圍選在BC段內(nèi)。 電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用案例：案例：電容傳聲器電容傳聲器 案例案例: :液面高度測量液面高度測量 壓電式傳感器是一種可逆型換能器，它既可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，又可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。它的工作原理是基于某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)。 一壓電效應(yīng)：a. 概念 某

24、些晶體元件，在外力作用下不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，表面出現(xiàn)電荷，形成電場。外力消去，電荷也隨之消失，尺寸恢復(fù)，這種現(xiàn)象叫做壓電效應(yīng)。 相反，如果將這些物質(zhì) (物體)置于電場中，其幾何尺寸也會(huì)發(fā)生變化，這種由外電場作用導(dǎo)致物質(zhì) (物體）產(chǎn)生機(jī)械變形的現(xiàn)象，稱之為逆壓電效應(yīng)，或稱之為電致伸縮效應(yīng)。 b. 晶體的各向異性與壓電效應(yīng)模型：電荷發(fā)生器:Q=DF (D壓電常數(shù)；F 外力）從理論上講，如果外力保持不變，無電荷泄漏，可以測靜力。但是，由于測量對(duì)信號(hào)源吸取能量，且不可避免的存在泄漏，因此適合動(dòng)態(tài)測量。二壓電材料：單晶石英晶體鈮酸鋰，鉭酸鋰多晶- 壓電陶瓷（鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛PZT）新型材

25、料三壓電式傳感器及其等效電路在壓電晶片的兩個(gè)工作面上進(jìn)行金屬蒸鍍，形成金屬膜，構(gòu)成兩個(gè)電極。當(dāng)壓電晶片受到壓力F的作用時(shí)，分別在兩個(gè)極板上積聚數(shù)量相等而極性相反的電荷，形成電場。因此，壓電傳感器可以看作是一個(gè)電荷發(fā)生器，也可以看成是一個(gè)電容器。等效電路：等效電荷源等效電壓源ACa0aCqe0Ra 泄漏電阻e0CaRaqCaRa泄漏電阻icaCCCCiaRRR/0qCR0uidtCuqqidtiCRRui00則：又)()()(0sQssIsICR兩邊取拉氏變換：式根據(jù)電荷平衡建立方程CsRssQsIsH01)()()(CjRjH01)(:頻率響應(yīng)函數(shù)20)(1)(CRA幅頻特性：CRarctg0

26、1)(相頻特性：截止頻率CR01CRA01)(2)(A)(A20)(1)(CRA幅頻特性：一階高通環(huán)節(jié)CRarctg01)(相頻特性：)(24CR01不失真的條件？0)(1)(0CRA當(dāng)CR01時(shí)能實(shí)現(xiàn)不失真?zhèn)鬏斂梢妷弘娫哂袃?yōu)良的高頻特性，低頻特性不好。為了改善其低頻特性（降低下限截止頻率），需有較大的R0或C，而R0Ri，即壓電元件需后接高輸入阻抗的運(yùn)算放大器。tFFsin0作用力為：若作用在壓電晶片上的tqtDFFDqsinsin00則相應(yīng)表面電荷為：sin0）（）（）（特性，其穩(wěn)態(tài)輸出：根據(jù)線性時(shí)不變系統(tǒng)的tAqtisin)(1200）（tCRqsin1112000）（）（輸出電壓值：tCRCqRiu0R即壓電元件需后接高輸入阻抗的運(yùn)算放大器。)(sin0wtCqu并聯(lián) 電容量大，電荷量大，時(shí)間常數(shù)大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，適合于慢變 信號(hào)的測量。以電荷量輸出的場合。四、壓電晶體片的連接方式串聯(lián)