KC04040106-m01-压电式传感器的工作原理课件.ppt

,传感器及应用,传感器及应用,1,任务1：车速检测中的压力检测,任务2：电子秤的压力检测,任务3：管道内液体的压力检测,任务4：物联网中的压力检测-知识拓展,项目六、物联网中的压力检测,传感器及应用,1 任务1：车速检测中的压力检测任务2：电子秤的压力检测任务,1,任务1：车速检测中的压力检测,压电式传感器的工作原理,1 任务1：车速检测中的压力检测压电式传感器的工作原理,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理,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。 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。 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。,压电式传感器的工作原理一、压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理,天然结构的石英晶体呈六角形晶柱，用金刚石刀具切割出一片正方形薄片。当晶体薄片受到压力时，晶格产生变形，表面产生正电荷，电荷Q与所施加的力F成正比 ，这种现象称为压电效应 。还有一些人造的材料也具有压电效应。 若在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩效应）。,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理 天然结构的石英,一、压电式传感器的工作原理,石英晶体压电效应演示,当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理 石英晶体压电,一、压电式传感器的工作原理,压电传感器中的压电元件材料一般有三类：,1、一类是压电晶体（如上述的石英晶体）；,2、另一类是 经过极化处理的压电陶瓷；,3、第三类是高分子压电材料。,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理压电传感器中的压电元件材料一般有三,一、压电式传感器的工作原理,天然形成的石英晶体外形,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理天然形成的石英晶体外形压电式传感器,一、压电式传感器的工作原理,天然形成的石英晶体外形,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理天然形成的石英晶体外形压电式传感,一、压电式传感器的工作原理,石英晶体切片及封装,石英晶体薄片,双面镀银并封装,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理石英晶体切片及封装石英晶体薄片双面,一、压电式传感器的工作原理,石英晶体在振荡电路中工作时，压电效应与逆压电效应交替作用，从而产生稳定的振荡输出频率。,晶振,石英晶体振荡器（晶振）,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理 石英晶体在振荡电路中工作,一、压电式传感器的工作原理,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）。,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理 压电陶瓷是,一、压电式传感器的工作原理,无铅压电陶瓷及其换能器外形,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理无铅压电陶瓷及其换能器外形压电式,一、压电式传感器的工作原理,高分子压电薄膜及拉制,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理高分子压电薄膜及拉制 压电式传感器,一、压电式传感器的工作原理,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。,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理 典型的高分子压,一、压电式传感器的工作原理,高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆,一、压电式传感器的工作原理,可用于波形分析及报警的高分子压电踏脚板,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理可用于波形分析及报警的高分子压电踏,一、压电式传感器的工作原理,压电式脚踏报警器,压电式传感器的工作原理,一、压电式传感器的工作原理压压电式传感器的工作原理,谢谢关注！,