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第五章压电式传感器 1 复习引入 1 问 学过哪几种传统的传感器 其对应的敏感元件是哪些 答 式传感器 式传感器及式传感器 2 2 压电效应现象 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 3 3 问 家里的燃气灶是如何实现点火的 在燃气灶中 多片串联的压电材料受到敲击 产生很高的电压 通过尖端放电而点燃 电子打火机同理 4 5 甘肃敦煌 鸣沙山 4 敦煌的鸣沙丘上 当许多游客在沙丘上蹦跳或从鸣沙丘上往下滑时 可以听到雷鸣般的隆隆声 是什么原因呢 内蒙古达拉特奇 响沙湾 6 甘肃敦煌 鸣沙山 内蒙古达拉特奇 响沙湾 产生原因 无数干燥的沙子 SiO2晶体 在振动压力下 表面产生电荷 在某些时刻 恰好形成电压串联 产生很高的电压 并通过空气放电而发出声音 7 玻璃破碎报警装置 将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上 可以感受到玻璃破碎时会发出的振动 并将电压信号传送给集中报警系统 粘贴位置 质量块 8 压电式传感器振动实验 9 实验任务 理解压电传感器的测量振动的原理和方法 1 压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成 2 工作时传感器感受与试件相同频率的振动 质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上 由于压电效应 压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷 基本原理 10 实验设备 振动源 信号源 直流稳压电源压电传感器模块 移相检波低通模块 11 实验步骤 1 校正示波器输出电压 打开示波器电源开关 将探头上的开关设定为 1 并与通道1连接 图1 将探头端部与CAL校正信号 5V 1KHZ 输出端连接器相连 基准导线与地线连接器相连 打开通道 然后按自动设置 检查所显示波形的形状 见图2 3 4 12 实验步骤 2 将压电传感器安装在振动梁的圆盘上 3 将实训台信号源的 低频输出 接到振动源的 低频输入 端 并按下图接线 图5压电式传感器性能实验接线图 13 实验步骤 4 将压电传感器的输出端接到压电传感器模块的输入端Ui1 Uo1接Ui2 Uo2接移相检波低通模块低通滤波器输入Ui 输出Uo接示波器 观察压电传感器的输出波形Uo 14 实验步骤 5 合上主控箱电源开关 调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动 观察示波器波形 6 改变低频振荡器的频率 观察输出波形变化 15 结果分析 1 改变信号源信号频率 观察输出波形的变化 2 用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形 当振荡频率大约为10hz时 产生共振 16 作业 1 完成实验报告 2 影响压电传感器测量精度的因素 3 压电传感器存在
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