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1、第五章 压电式传感器 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.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.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）。 5 甘肃敦煌“鸣沙山” 4. 敦煌的鸣沙丘上 ，当许多游客
2、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 压电式传感器振动实验 实验任务实验任务 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
3、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：基本原理： 实验设备实验设备 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 实验步骤实验步骤 （1 1）校正示波器输出电压）校正示波器输出电压: :打开示波器电源开打开示波器电源开 关，将探头上的开关设定为关，将探头上的开关设定为11，并与通道，并与通道1 1连连 接（图接（图1 1）。将探头端部与）。将探头端部与CALCAL校正信号（校正信号（ 5V,1KH5V,1KH Z Z ）输出端连接器相连，基准导线与
4、地线）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（见图查所显示波形的形状（见图2 2、3 3、4 4） 图-1 图-2补偿过度 图-3 补偿不足 图-4 补偿正确 实验步骤实验步骤 （2 2）将压电传感器安装在振动梁的圆盘上。将压电传感器安装在振动梁的圆盘上。 （3 3）将将实训台信号源的实训台信号源的 “ “低频输低频输出出”接到振接到振 动源动源的的“低频输低频输入入”端，端，并按下图接线并按下图接线。 图5 压电式传感器性能实验接线图 实验步骤实验步骤 （4）将压电传感器的输出端接到压电传感器将压
5、电传感器的输出端接到压电传感器 模块的输入端模块的输入端Ui1Ui1，Uo1Uo1接接Ui2Ui2，Uo2Uo2接移相检接移相检 波低通模块低通滤波器输入波低通模块低通滤波器输入UiUi，输出，输出UoUo接示接示 波器，观察压电传感器的输出波形波器，观察压电传感器的输出波形UoUo。 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。 振动动 频频率 567891011121314151617181920 V（ V） 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。 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、压电传感器存在于生活的每个角落,看下面的 事例，说明这是实现什么测量的？还能说出压 电式传感器在其他方面的应用吗？ 17 高分子压电电缆
