课程设计（论文）-基于压电加速度计的速度测量信号调理电路设计

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1、燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计说明书题目：基于压电加速度计的速度测量信号调理电路设计学院：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：第16页共16页燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系学号学生姓名专业（班级）设计题目基于压电加速度计的速度测量信号调理电路设计设计技术参数压电加速度计的输出信号是加速度信号，将加速度信号积分后，会得到速度信号。设计一种加速度信号调理电路，将加速度信号转换为速度信号。用0-2.5V的

2、直流信号表示0-10米/秒的速度信号。设计要求1：完成题目的理论设计模型；2：完成电路的multisim仿真；工作量1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）；2：提交一份电路原理图；工作计划周一，查阅资料；周二到周四，理论设计及计算机仿真；周五，撰写设计说明书；参考资料1:基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计2：模拟电子技术；3：电路理论4：数字电子技术指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011年6月18日第16页共

3、16页燕山大学课程设计说明书目录第1章摘要…………………………………………………………………………………4第2章引言…………………………………………………………………………………4第3章电路结构分析…………………………………………………………………53.1基本原理分析………………………………………………………………………53.2电荷放大电路分析………………………………………………………………63.3积分电路分析……………………………………………………………………8第4章参数设计及运算………………………

4、…………………………………………9第5章Multisim仿真分析………………………………………………………………11第6章误差分析…………………………………………………………………………12第7章心得体会…………………………………………………………………………13参考文献…………………………………………………………………………………14第16页共16页燕山大学课程设计说明书第1章摘要本课程设计基于压电加速度计，电荷放大电路和积分电路组成测量系统，模块化的设计了速度测量和信号调理电路，并对调理电路进行了

5、仿真实验。设计和仿真结果表明：压电加速度计，电荷放大电路和积分电路的正确的配接，能实时、准确地处理信号，能实现精确测量速度的目的。第2章引言压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失。由于随着应力的变化电场变化微小，所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷

6、酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。近年来，由于线性集成运算放大器的飞速发展，出现了一些输入阻抗很高的器件，因为集成运算放大器构成的电荷放大器便有良好的基础和发展前景。由于积分电路主要用于波形变换、可以将加速度信号转换为速度信号，所以本课题巧妙的把积分电路加到设计中。第16页共16页燕山大学课程设计说明书第3章电路结构设计总体设计框图如下所示：3.1基本原理分析压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速

7、度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。本文设计了压电加速度计的速度测量信号调理电路。通过压电加速度计，电荷放大电路和积分电路组成的测量系统进行速度测量，由于压电加速度计的输出信号是加速度信号，所以需要对加速度信号设计信号调理电路，将加速度信号转换为速度信号，下面选择积分电路作为加速度信号的调理电路。最后按设计的要求，用0-2.5V的直流信号表示0-10米/秒的速度信号。第16页共16页燕山大学课程设计说明书3.2电荷放大

8、电路分析荷放大器实质上是一个负反馈放大器，它能够得到与输入电荷成比例的电压输出，将压电加速度计产生高内阻的电荷信号转换为一个低内阻的电压源。因此，电荷放大器同样也起着阻抗变换的作用。理想情况下，这部分电路的输入阻抗应该无穷大.。电荷放大器的输出电压基本上不随输入连接电缆的分布电容而变化，鉴于它的特点这里选择电荷电荷放大器。图1所示的为传感器与测量电路连接的等效电路图，其中是压电加速度传感器的固有电容，电容大小一般在1000pF左右，是输入电缆等效电容，是