压电式传感器原理PPT课件

两者时间差为
• Δt= tA-tB=（LA - LB ）/v
又L=LA +LB ，所以
L t v
LA
2ห้องสมุดไป่ตู้
LB
L t v
2
压电声传感器在超声速测量实验中的应用
• 超声速测量实验装置
当信号发生器产生的正弦交流信号加在压电 陶瓷片两端面时，压电陶瓷片将产生机械振 动，在空气中激发出声波。所以，换能器S1 是声频信号发生器。
结构上由（质量块，弹簧，外壳 构成的振动系统）+（压电元件） 两部分构成。为获得合适的阻尼， 壳体内充硅油和橡胶。硬弹簧和 质量块一起向压电片施加静态预 压缩载荷，它要远大于测量中可 能承受的最大动应力。
当传感器向上运动时，质量块产 生的惯性力使压电元件上的压力 增加；反之，则压力减小。压电 元件将惯性质量的位移或振动加 速度转换成电量来实现测量。测 量心音是一种典型的应用。
被测体
应用实例
压电式血压计
充气带
塑料块
血压
敏感振膜
基座
压电片 输出
在心音采集中的应用举例
心音：是一种生物机械振动现象，随着心脏的收缩和舒张，造成瓣膜
的迅速打开或关闭，从而形成了由血流湍流引起的振动，脉管中血流的加 速和减速也会造成血管的振动，这些振动传到胸腔表面就是心音。这些声 音的频率范围一般都在20～200Hz以内
压电式爆震传感器：
• 爆震传感器：安装在发动机的缸体上一般在二缸的外围， 用于更好控制发动机的爆震燃烧。
压电式爆震传感器
• 输出特性：
• ECU根据爆震信号超过基准值的次数来判定爆震强度，其 次数越多，爆震强度越大；次数越少，则爆震强度越小。
>>>END
THANKS
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原理
• 将一个质量块以一定的预应力安装在双压电晶体上 压电晶体和导线都用导电胶粘结在底座上。
• 测量时将心音传感器底座用橡皮膏与人体体表粘结 • 传感器感受与人体体表相同频率的振动
质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电晶体上
F ma
m为质量块质量，a 为加速度
q dij F dijma
U q dij ma CC
• 当S发出的声波信号经过空气传播到达换能器S2时， 空气振动产生的压力作用在S2的压电陶瓷片上使 之出现充、放电现象，在示波器上就能检测出该 交变信号。所以，换能器S2是声频信号接收器。
加速度型心音传感器
这类传感器的结构形式很多，均 根据惯性原理来测量振动或者加 速度，采用压电元件是常用的一 种方法。
加速度式心音传感器：将声信号转换为电信号
压电式声 传感器
• 当交变信号加在压电陶 瓷片两端面时，由于压 电陶瓷的逆压电效应， 陶瓷片会在电极方向产 生周期性的伸长和缩短 。
压电陶瓷换能器结构图
当一定频率的声频信号加在换能器上时，换 能器上的压电陶瓷片受到外力作用而产生压 缩变形，由于压电陶瓷的正压电效应，压电 陶瓷上将出现充、放电现象，即将声频信号 转换成了交变电信号。这时的声传感器就是 声频信号接收器。
• 如果换能器中压电陶瓷的振荡频率在超声波范围，则其发 射或接收的声频信号即为超声波，这样的换能器称为压电 超声换能器。
压电式流量计
• 压电超声换能器 每隔一段时间(如 1/100s)发射和接 收互换一次。在 顺流和逆流的情 况下，发射和接 收的相位差与流 速成正比。
压电式传感器在测漏中的应用
• 如果地面下一均匀的自来水直管道某处O发生漏水，水漏 引起的振动从O点向管道两端传播，在管道上A、B两点放 两只压电传感器，由从两个传感器接收到的由O点传来的 t0时刻发出的振动信号所用时间差可计算出LA或LB。
压电式传感器的应用实例
成员：郑逸凯 xxxxxxx 崔露凯 xxxxxxx 唐文杰 xxxxxxx
压电式传感器？
• 压电效应：某些电介质（晶体，极化的陶瓷，高分子聚合物和负
合材料等），当在它的适当方向施加作用力时，内部会产生电极化状 态的变化，同时在电介质的两端表面出现符号相反、与外力成正比的 束缚电荷。这种由外力作用而导致电介质带电的现象即为压电效应。
• 压电材料：石英 ，陶瓷 • 压电传感器是一种有源器件。它能在外加机械激励下
输出与激励成正比的电信号。
压电传感器存在于生活的每个角落
• 了解一些传感器的基本原理
应用实例
压电压力传感器
壳体
引线 测量电路 基座
导电片
P
压电片 受压膜片
应用实例
压电加速度传感器
F ma
a
预紧螺母
m
质量块
压电片
基座