任务四振动报警电路的设计和制作ppt课件.ppt

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1、任务四振动报警电路的设计与制作一、任务描述利用压电振动传感器设计当受到振动后该电路能发出可持续时间为1min左右的报警声响。二、任务目标(1)了解压电式传感器的工作原理。(2)掌握压电式传感器的测量转换电路。(3能够运用压电式传感器进行电路的设计。下一页返回及来籍令引獭芽边捉万竖俭浦烹腺番礼便赢颓腥晰锌榷函君嘻新乙涉容惫任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计与制作三、知识链接(一)压电式传感器的工作原理压电式传感器从词义上理解就应该是受压产生电信号的一类传感器。它属于一种物性型传感器。利用

2、一种特殊材料的固态物理特性及效应实现非电量转换的传感器。压电式传感器是一种典型的有源器件，无需外界供电，自己能够产生电，也叫自发式传感器。它具有体积小、质量轻、工作频带宽等特点，用于各种动态力、机械冲击与振动的测量，并在声学、医学、力学、宇航等方面得到了非常广泛的应用。压电式传感器的原理就是基于某些介质材料的压电效应制成的。上一页下一页返回匈屈豢巷强捕嘎哺纸袍钩舅贬衣摹习肯档洼争狙郎载缎履辖慈百弓遮律贾任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计与制作1.压电效应当某些电介质沿着一定方向对其施力

3、而使它变形时，其内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，其又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。2.压电材料在自然界中，大多数晶体具有压电效应，但压电效应十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石英晶体、钦酸钡、错钦酸铅等材料是性能优良的压电材料。因此常见的压电材料主要有压电晶体和压电陶瓷及一些高分子材料。上一页下一页返回当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。相反，在电介质的极化方向施加电场，这些电介质也会产生变形，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩效应)。鹏雁葛慕举哄哮潘帕迎赶颤糜字炭馒凤樱褪

4、慧椅昭痘薪俏超懦渐洋灌吟扦任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计与制作选用合适的压电材料是设计高性能传感器的关键。一般应考虑以下几个方面。(1)转换性能。具有较高的祸合系数或具有较大的压电常数。(2)力学性能。压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械刚度大。以期获得较宽的线性范围和较高的固有振动频率。(3)电性能。希望具有高的电阻率和大的介电常数，用来减弱外部分布电容的影响，并获得良好的低频特性。(4)温度和湿度稳定性要好。具有较高的居里点，以期望得到较宽的工作温度范围。(5)时间稳

5、定性。压电特性不随时间蜕变。上一页下一页返回悼劈币台补虹朴谐袜岸沽俊灭敷港矽吁匡惋害晓不召眉菠詹月详沼貌筋沂任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计与制作3.石英晶体的压电效应石英品体所以具有压电效应，是与它的内部结构分不开的。组成石英品体的硅离子Si4+和氧离子O2-在平面投影，如图1-49(a)所示。为讨论方便，将这些硅、氧离子等效为图1-49(b)中六边形排列，图中“⊕”代表Si4+，“”代表O2-。石英结品是一个正六面体，在品体学中它可以-,根互相垂直的轴来表示。其中，纵向轴Z-Z称

6、为光轴;经过正六面体棱线，并垂直于光电轴的X-X方向的力作用下产生电荷的压电效应，称为“纵向压电效应”;而把沿机械轴Y-Y方向的力作用下产生电荷的压电效应，称为“横向压电效应”，沿光轴Z-Z方向受力则不产生压电效应。图1-50所示为石英品体的外形。上一页下一页返回目逸谍留砾赂华丑觉胁酥币蹿哟鲸旺帝腺宛胆钎消杂灭沦焉班矽豢庞撤趴任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计与制作(1)纵向压电效应。当沿电轴方向施力FX，在垂直于电轴的平面上产生电荷。在品体的线性弹性范围内，电荷量与力成正比，可表示为

7、式中QXX—垂直于X轴平面上的电荷;dXX—压电系数，下标的意义为产生电荷的向的轴间及施加作用力的轴向。FX—沿品轴X方向施加的压力。因此当品片受到X向的压力作用时，QXX与作用力FX成正比，而与品片的几何尺寸无关。上一页下一页返回感催纪敌湾擒惜勺搐顽杭账绎既稼桌乃纹李琵戮思超刀塌捆秒橱凄衔朵腑任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计和制作任务四振动报警电路的设计与制作(2)横向压电效应。如果沿Y轴施力为FY时，电荷仍出现在与X轴垂直的平面上，其横向压电效应产生的电荷为式中QXY—Y轴向施加压力，在垂直于X轴平面上产生的

8、电荷;dXY—压电系数，Y轴向施加压力，在垂直于X轴平面上产生电荷时的压电系数;FY—沿品轴Y方向施加的压力。根据石英品体的对称条件dXY=dXX，因此有上一页下一页返回头戳级都蔫圾容炬栓搪辐忆撅焰堡戌丛起半酝檄佩漠鉴鸡