压电式压力传感器.ppt

*4.在振动测量中应用1)振动的基本概念振动可分为机械振动、土木结构振动、运输工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等。从振动的频率范围来分，有高频振动、低频振动和超低频振动等。从振动信号的统计特征来看，可将振动分为周期振动、非周期振动以及随机振动等。§7.6压电传感器的应用第32页,共39页，2024年2月25日，星期天*地震的巨大威力§7.6压电传感器的应用第33页,共39页，2024年2月25日，星期天*南海Ms7.2地震波形记录图§7.6压电传感器的应用第34页,共39页，2024年2月25日，星期天*3)压电式振动加速度传感器结构及外形横向振动测振器纵向振动测振器§7.6压电传感器的应用第35页,共39页，2024年2月25日，星期天*4火炮堂内压力测试发射药在堂内燃烧形成压力完成炮弹的发射。堂内压力的大小，不仅决定着炮弹的飞行速度，而且与火炮、弹丸的设计有着密切关系。第36页,共39页，2024年2月25日，星期天*事故性碰撞：点火信号、电点火管、气体发生剂、气体、充气、弹性体5：汽车安全气囊系统第37页,共39页，2024年2月25日，星期天*指套式电子血压计6压电式血压传感器第38页,共39页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第39页,共39页，2024年2月25日，星期天关于压电式压力传感器**压电式传感器是一种典型的发电型传感器，以电介质的压电效应为基础，在外力作用下,在电介质表面产生电荷，从而实现非电量测量。压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等特点。概述第2页,共39页，2024年2月25日，星期天*某些电介质（晶体）当沿着一定方向施加力变形时，内部产生极化现象，同时在它表面会产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电状态；当作用力方向改变后，电荷的极性也随之改变；一、压电效应这种现象称正压电效应第3页,共39页，2024年2月25日，星期天*石英晶体的压电效应演示当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。第4页,共39页，2024年2月25日，星期天*压电元件机械能电能???压电效应是可逆的在介质极化的方向施加电场时，电介质会产生形变，将电能转化成机械能，这种现象称“逆压电效应”。压电元件可以将机械能——转化成电能也可以将电能——转化成机械能。?????正压电效应逆压电效应第5页,共39页，2024年2月25日，星期天*第6页,共39页，2024年2月25日，星期天*超声波传感器第7页,共39页，2024年2月25日，星期天*1、石英晶体的压电效应ZXY(a)(b)石英晶体(a)理想石英晶体的外形(b)坐标系ZYX石英晶体的理想外形是一个正六面体，在晶体学中它可用三根互相垂直的轴来表示，其中纵向轴Z－Z称为光轴；经过正六面体棱线，并垂直于光轴的X－X轴称为电轴；与X－X轴和Z－Z轴同时垂直的Y－Y轴（垂直于正六面体的棱面）称为机械轴。第8页,共39页，2024年2月25日，星期天*(b)(a)++---YXXY硅氧离子的排列示意图(a)硅氧离子在Z平面上的投影（b）等效为正六边形排列的投影+石英晶体具有压电效应，是由其内部结构决定的。组成石英晶体的硅离子Si4+和氧离子O2-在Z平面投影，如图(a)。为讨论方便，将这些硅、氧离子等效为图(b)中正六边形排列，图中“＋”代表Si4+，“－”代表2O2-。第9页,共39页，2024年2月25日，星期天*晶体沿X方向将产生收缩，电偶极矩在X方向的分量为(P1+P2+P3)X>0(P1+P2+P3)Y=0(P1+P2+P3)Z=0即在X轴的正向出现正电荷，在Y、Z轴方向则不出现电荷。Y+++--X-+++－－－FXFXP2P3P1+－Y+++---X(a)FX=0P1P2P3FXXY++++－－－－FX(b)FX<0+++---P1P2P3(c)FX>0正、负离子（即