锆钛酸铅系压电陶瓷电子教案.ppt

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1、锆钛酸铅系压电陶瓷8.1.2压电陶瓷的压电效应图8.2压电陶瓷的极化过程和压电原理图第8章压电式传感器8.2压电材料压电材料可以分为压电晶体和压电陶瓷两大类，前者是单晶体，后者是多晶体。选用合适的压电材料是设计高性能传感器的关键。8.2.1石英晶体石英就是二氧化硅（SiO2），是一种压电晶体，除了石英晶体外，常用的压电晶体还有酒石酸钾钠（NaKC4H4O6·4H2O），铌酸锂（LiNbO2）等。8.2.2压电陶瓷1．钛酸钡压电陶瓷由钛酸钡（BaTiO3）是由碳酸钡（BaCO3）和氧化钛（TiO2）在高温下合成。2．锆

2、钛酸铅系压电陶瓷（PZT）锆钛酸铅是由钛酸铅（PbTiO2）和锆酸铅（PbZrO3）组成的固溶体Pb（ZrTiO3）。3．铌酸盐系压电陶瓷铌酸盐系压电陶瓷是以铌酸钾（KNbO3）和铌酸铅（PbNbO2）为基础制成。除了以上几种压电材料，近年来，又出现了铌镁酸铅压电陶瓷（PMN），具有极高的压电常数，居里点为260℃，可承受700kg/cm2的压力。第8章压电式传感器8.3压电式传感器测量电路8.3.1压电器件的串联与并联串联接法输出电压高，本身电容小，适用于以电压为输出量及测量电路输入阻抗很高的场合；并联接法输出电荷

3、大，本身电容大，因此时间常数也大，适用于测量缓变信号，并以电荷量作为输出的场合。8.3.2压电式传感器的等效电路可以把压电传感器等效为一个与电容相并联的电荷源，如图8.4（a）所示。压电传感器也可以等效为一个电压源和一个电容相串联的等效电路，如图8.4（b）。图8.3压电元件的串联和并联接法第8章压电式传感器图8.5压电传感器的实际等效电路图8.4压电传感器的等效电路工作时，压电元件与二次仪表配合使用，必定与测量电路相连接，这就要考虑连接电缆电容Cc、放大器的输入电阻Ri和输入电容Ci。如图8.5所示为压电传感器测试

4、系统完整的等效电路。第8章压电式传感器8.3.3压电式传感器的测量电路1．电压放大器（阻抗变换器）前置放大器输入电压Uim与频率无关。一般认为w/w0>3时就可以认为Uim与w无关。图8.6电压放大器电路原理及其等效电路图第8章压电式传感器2．电荷放大器由运算放大器基本特性，可求出电荷放大器的输出电压为通常A=104～106，因此若满足(1+A)Cf>>Ca+Cc+Ci时，则图8.7电荷放大器等效电路电荷放大器的输出电压Uo与电缆电容Cc无关，且与q成正比，这是电荷放大器的最大特点。第8章压电式传感器8.4压电式传感

5、器应用举例1．压电式压力传感器（1）单向力传感器（2）压电式压力传感器测量冲床压力（3）压电式压力传感器测量金属加工切削力图8.9冲床压力检测图8.8单向压电石英力传感器的结构图8.10压电式刀具切削力测量示意图第8章压电式传感器2．压电式加速度传感器3．用压电式传感器测表面粗糙程度图8.11压电式加速度传感器结构图图8.12表面粗糙度测量第8章压电式传感器4．压电式玻璃破碎报警器图8.14压电式玻璃破碎报警器电路框图图8.13BS-D2压电式玻璃破碎传感器第8章压电式传感器5．压电式煤气灶电子点火装置图8.15压电

6、式煤气灶点火装置第8章压电式传感器小结某些电介质，当沿着一定方向对它施加压力时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生相反的电荷；当外力去掉后，电介质又重新恢复为不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比，这种现象被称为压电效应。压电传感器是一种电能量型传感器，它的工作原理是基于某些电介质的压电效应。压电传感器的内阻抗很高，而输出的信号却很微弱，因此其一般不能直接显示和记录。所以，压电传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，以防止电荷迅速泄漏而使测量误

7、差减小。压电传感器的前置放大器有两个作用：一是把传感器的高阻抗输出转换为低阻抗输出；二是把传感器的微弱信号进行放大。压电传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号，所以前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷放大器。返回目录第8章压电式传感器此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢