第三章-压力检测详解.ppt

应变片用于测量力F的计算公式 由材料力学可知，?x=F /（AE），所以?R /R又可表示为 2、 双臂电桥 R1、 R2为应变片， R3、R4为固定电阻 。应变片R1 、R2 感受到的应变?1~?2以及产生的电阻增量正负号相间，可以使输出电压Uo成倍地增大。 特点: 1 、压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些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，从而实现非电量电测的目的。 2 、压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。 3 、压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定性高。 二、压电材料的分类及特性 压电传感器中的压电元件材料一般有三类： 一类是压电晶体（如上述的石英体）； 另一类是 经过极化处理的 压电陶瓷；第三类是高分子压电材料。 1 、石英晶体 天然形成的石英晶体外形（续） 石英晶体切片及封装 石英晶体薄片 2 、压电陶瓷 压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，它比石英晶体的压电灵敏度高得多，而制造成本却较低，因此目前国内外生产的压电元件绝大多数都采用压电陶瓷 。常用的压电陶瓷材料有锆钛酸铅系列压电陶瓷（PZT）及非铅系压电陶瓷 （如BaTiO3等）。 压电陶瓷外形 3 、 高分子压电材料 典型的高分子压电材料有聚偏二氟乙烯（PVF2或PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、改性聚氯乙烯（PVC）等。它是一种柔软的压电材料，可根据需要制成薄膜或电缆套管等形状。它不易破碎，具有防水性，可以大量连续拉制，制成较大面积或较长的尺度，价格便宜，频率响应范围较宽，测量动态范围可达80dB。 高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆 高分子压电薄膜及拉制 可用于波形分析及报警的高分子压电踏脚板 压电式脚踏报警器 高分子压电薄膜制作的压电喇叭（逆压电效应） 四通道电荷放大器外形 . 其他电荷放大器外形 其他电荷放大器外形（续） 四、压电传感器的应用 1、高分子压电材料的应用 高分子压电材料制作的玻璃打碎传感器 质量块 (2)压电式周界报警系统（用于重要位置出入口、周界安全防护等） 将长的压电电缆埋在泥土的浅表层，可起分布式地下麦克风或听音器的作用，可在几十米范围内探测人的步行, 对轮式或履带式车辆也可以通过信号处理系统分辨出来。右图为测量系统的输出波形。 (3)交通监测 将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。 高分子压电电缆的应用演示 将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。 2、压电陶瓷传感器的应用 压电片的并联接法 压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用 霍尔元件的主要外特性参数 最大磁感应强度BM 差动变压器式传感器的等效电路 结构特点： 两个二次线圈反向串联，组成差动输出形式。 其总面积是单片的两倍，极板上的总电荷Q并为单片电荷Q的两倍。 2．压电式传感器的应用 （1）压电式力传感器 压电式步态分析跑台 压电式纵跳 训练分析装置 压电传感器测量双腿跳的动态力 第五节 电容式压力及力传感器 电容式传感器通过电容传感元件将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率。 《传感器与自动检测技术》 一、工作原理及结构形式 电容传感器的理想公式为 d ——极板间距离； A ——极板面积； ε——电容极板间介质的介电常数。 《传感器与自动检测技术》 1、变极距式电容传感器 《传感器与自动检测技术》 a）??? 结构示意图 1—定极板 2—动极板 b）电容量与极板距离的关系 《传感器与自动检测技术》 2、变面积式电容式传感器 《传感器与自动检测技术》 x x x θ a)