壓電傳感器的應用

盾構機電一體化技術主講人：路顏

軌道工程系（盾構教研室）壓電傳感器的應用1壓電傳感器Piezoelectricsensor工作原理壓電效應壓電材料的分類及特性測量轉換電路壓電傳感器的應用壓電傳感器的應用解1.玻璃打碎報警裝置將高分子壓電測振薄膜粘貼在玻璃上，可以感受到玻璃破碎時會發(fā)出的振動，并將電壓信號傳送給集中報警系統(tǒng)。

一、高分子壓電材料的應用粘貼位置高分子壓電材料制作的玻璃打碎傳感器解

將厚約0.2mm左右的PVDF薄膜裁制成1020mm大小。在它的正反兩面各噴涂透明的二氧化錫導電電極，再用超聲波焊接上兩根柔軟的電極引線。并用保護膜覆蓋。使用時，用瞬干膠將其粘貼在玻璃上。當玻璃遭暴力打碎的瞬間，壓電薄膜感受到劇烈振動，表面產生電荷Q

，在兩個輸出引腳之間產生窄脈沖報警信號。質量塊小貼士由于外力作用在壓電元件上產生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存，因此壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量。壓電元件在交變力的作用下，電荷可以不斷補充，所以壓電傳感器只適用于動態(tài)測量。動態(tài)頻率必須高于100Hz，但在30kHz以上時，靈敏度急劇下降。壓電傳感器的應用（用于重要位置出入口、周界安全防護等）3.交通監(jiān)測

2．壓電式周界報警系統(tǒng)

將高分子壓電電纜埋在公路上，可以獲取車型分類信息：（包括軸數(shù)、軸距、單雙輪胎）、車速監(jiān)測、收費站地磅、闖紅燈拍照、停車區(qū)域監(jiān)控、交通數(shù)據(jù)信息采集（道路監(jiān)控）及機場滑行道等。

將長的壓電電纜埋在泥土的淺表層，可起分布式地下麥克風或聽音器的作用，可在幾十米范圍內探測人的步行,對輪式或履帶式車輛也可以通過信號處理系統(tǒng)分辨出來。右圖為測量系統(tǒng)的輸出波形。二、壓電陶瓷傳感器的應用壓電陶瓷多制成片狀，稱為壓電片。壓電片通常是兩片（或兩片以上）粘結在一起，一般常用的是并聯(lián)接法。其總面積是單片的兩倍，極板上的總電荷Q并為單片電荷Q的兩倍。壓電片的并聯(lián)接法

壓電式動態(tài)力傳感器以及在車床中用于動態(tài)切削力的測量

壓電式動態(tài)力傳感器在體育動態(tài)測量中的應用壓電式步態(tài)分析跑臺壓電式縱跳訓練分析裝置壓電傳感器測量雙腿跳的動態(tài)力第四節(jié)振動的測量物體圍繞平衡位置作往復運動稱為振動。從振動對象來分，有機械振動（例如機床、電機、泵、風機等運行時的振動）；土木結構振動（房屋、橋梁等的振動）；運輸工具振動（汽車、飛機等的振動）以及武器、爆炸引起的沖擊振動等。從振動的頻率范圍來分，有高頻振動、低頻振動和超低頻振動等。頻率是分析振動的最重要內容之一。振動物體偏離平衡位置的最大距離稱為振幅，用x表示，單位為mm；振動的速度用v表示，單位為m/s；加速度用a表示，單位為m/s2或g。相關內容地震的巨大威力地震波形二、測振傳感器分類測振用的傳感器又稱拾振器，它有接觸式和非接觸式之分。接觸式中有磁電式、電感式、壓電式等；非接觸式中又有電渦流式、電容式、霍爾式、光電式等。下面介紹壓電式測振傳感器及其應用。拾振器分類橫向振動測振器縱向振動測振器四、壓電振動加速度傳感器的性能指標123456靈敏度：500mV/g.量程：10g頻率范圍：4-4000Hz安裝諧振點:15kHz分辨力：0.00004g重量：40g（以某小型“內裝IC的壓電加速度傳感器”為例）7安裝螺紋：M5mm8線性：≤1%知識天地小課堂

如何選擇壓電傳感器？靈敏度低的傳感器可用于動態(tài)范圍很寬的振動測量，例如打樁機的沖擊振動、汽車的撞擊試驗、炸彈的貫穿延時引爆等。而高靈敏度的壓電傳感器可用于測量微弱的振動。例如用于尋找地下管道的泄漏點（水管漏水處可發(fā)出幾千赫的特殊振動），或測量橋梁、樓房、樁基的受激振動以及分析精密機床床身的振動以提高加工精度等。五、壓電加速度傳感器的安裝及使用a)雙頭螺絲固定b)磁鐵吸附c)膠水粘結d)手持探