传感器技术与应用+许磊+电子资源 56跌倒监测器的设计与制作-电子课件.ppt

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1、传感器技术与应用跌倒监测器的设计与制作模块七跌倒监测器的设计与制作引导案列各种加速度传感器学习目标：1、了解压电效应基本原理2、掌握压电式加速度传感器工作原理3、了解MMA7260Q三轴加速度传感器4、掌握跌倒监测器设计方法5、了解人体跌倒检测算法6、掌握基于加速度值方向判断算法能力目标：1、能熟练识别压电加速度传感器技术参数2、能熟练选型和使用相应的压电加速度传感器3、能搭建和调试跌倒监测器4、能应用MMA7260Q编程判断人体跌倒模块七跌倒监测器的设计与制作引导案列任务1压电式加速度传感器选型任务2跌倒监测器的方案设计任务3

2、加速度传感器的应用123模块七跌倒监测器的设计与制作引导案列压电式加速度传感器正是一种典型的跌倒监测器敏感单元。在某型跌倒监测器的设计中，需要选用加速度传感器，相关技术要求为：灵敏度≥120 mV/g，分辨率≤0.000 2 g，频率范围覆盖0-10 Hz，重量≤100 g，具有三轴测量功能。请结合上述要求，选择一款合适的压电式加速度传感器。▲下发项目实施任务书，并分析项目任务。任务1压电式加速度传感器选型任务描述【任务目标】了解压电效应基本原理，掌握机械式压电加速度传感器工作原理，了解MEMS压电加速度传感器，熟悉压电式加速度

3、传感器材料和种类，能熟练分析压电式加速度传感器相关标准参数，能熟练地进行压电式加速度传感器选型。7.1.1加速度传感器简介7.1.2压电效应简介7.1.3压电材料7.1.4压电式加速度传感器简介任务1压电式加速度传感器选型任务资讯7.1.5压电式加速度传感器选型依据7.1.1加速度传感器简介加速度是描述物体运动状态的一个重要物理量，可通过加速度传感器进行感知、检测。加速度传感器按测量量不同分为两种，一种是角加速度传感器，是由陀螺仪（角速度传感器）改进的；另一种就是线加速度传感器，线加速度传感器的原理是惯性原理，也就是力的平衡。按

4、敏感机理分，主要有电容式、压电式、压阻式等。任务1压电式加速度传感器选型任务资讯敏感参数信号处理线性度频响范围优点缺点压阻式电阻简单的电阻电桥好较窄制作工艺和信号处理简单，信号较强温度系数相对较大，工作温度范围窄压电式电荷电荷放大器较好较宽信噪比高，灵敏度高，结构简单信号处理电路较复杂，回零慢，不适宜连续测试电容式电容高灵敏度的开关电容或电桥电路较差较宽精度高，易于集成，不易受温度影响，功耗低信号处理电路复杂7.1.2压电简介压电效应是一种机械能与电能互换的现象，是指某些介质在施加外力造成本体变形而产生带电状态，或施加电场而产生

5、变形的双向物理现象。当某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这就是正压电效应的原理。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这就是逆压电效应，或被称为电致伸缩现象。任务1压电式加速度传感器选型任务资讯压电技术发展历程及应用1880年，居里兄弟发现在石英晶体发现正压电效应。1881年，居里兄弟又通过实验验证了逆压电效应

6、，并且获得了石英晶体的正逆压电系数。在第一次世界大战中，居里的继承人朗之万为了探测德国的潜水艇，用石英制成了水下超声探测器，从而揭开了压电应用史。1947年，除了石英晶体外，罗息尔盐、BaTiO3陶瓷也付诸应用。应用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、音频换能器、压力传感器等计测器件以及滤波器和谐振器等压电器件。1955年发现了比BaTiO3的压电性优越的锆钛酸铅，即PZT压电陶瓷。应用压电材料的SAW滤波器、延迟线和振荡器等SAW器件，上世纪70年代末期也已实用化。。。。任务1压电式加速度传感器选型任务资讯7.1.3压电材料1

7、、压电陶瓷BaTiO3是最早发现的压电陶瓷，还有PbTiO3和PbZrO3等。锆钛酸铅压电陶瓷简称PZT陶瓷，PZT是PbZrO3和PbTiO3的固溶体，具有钙钛矿型结构，是压电陶瓷材料中用得最多最广的一种。2、压电晶体在石英晶体之后，人们又研制出了罗息尔盐、KDP、ADP、EDT、DKT和LH等多种压电晶体。使用量大的压电晶体是铌酸锂（LiNbO3）和钽酸锂（LiTaO3）。3、压电聚合物压电聚合物以PVDF为代表，其压电性强、柔性好，特别是其声阻抗与空气、水和生物组织很接近，因此PVDF在许多技术领域都有适用性。4、压电复合

8、材料压电复合材料有多种复合方式。就结构来说，有混合状、层状、梯形和蜂窝形；就材料来说，有PZT/聚合物、PZT/PZT（两种PZT的组分不同）、PZT（致密）/PZT（多孔）以及其它压电材料与聚合物的复合材料等。任务1压电式加速度传感器选型任务资讯7.1.3压电