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分析一下壓電式傳感器的等效電路和參數(shù)

更新時間: 2019-09-11
  等效電路
 
  1、電容效應(yīng)等效原理
 
  1)壓電式傳感器結(jié)構(gòu)
 
  在壓電晶片的兩個工作面上進行金屬蒸鍍,形成金屬膜,構(gòu)成兩個電極。
 
  2、等效電容量
 
  當壓電傳感器受到沿其敏感軸向的外力作用時,就在兩電極上產(chǎn)生極性相反的電荷,因此它相當于一個電荷源(靜電發(fā)生器)。由于壓電晶體是絕緣體,當它的兩極表面聚集電荷時,它又相當于一個電容器,其電容量為沿 x 軸方向加力產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng),沿 y 軸加力產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng),沿相對兩平面加力產(chǎn)生切向壓電效應(yīng)。
 
  3、等效電壓
 
  當壓電晶體受外力作用時,兩表面產(chǎn)生等量的正、負電荷 Q ,可求出其開路電壓(負載電阻為無窮大時)
 
  1)壓電式傳感器既可等效為電荷源又可等效為電容器,其等效電路可認為是二者的并聯(lián);也可認為是一個電壓源和一個電容器串聯(lián)。其中 Ra為壓電元件的漏電阻.
 
  2)壓電式傳感器測試系統(tǒng)等效電路
 
  壓電式傳感器工作時,需與二次儀表配套使用。Cc為傳感器電纜電容,Ri為放大器輸入電阻,Ci為輸入電容。
 
  主要參數(shù)
 
 ?。?)壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應(yīng)強弱的參數(shù), 它直接關(guān)系到壓電輸出的靈敏度。
 
 ?。?)壓電材料的彈性常數(shù)、 剛度決定著壓電器件的固有頻率和動態(tài)特性。
 
  (3)對于一定形狀、 尺寸的壓電元件, 其固有電容與介電常數(shù)有關(guān); 而固有電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。
 
 ?。?)在壓電效應(yīng)中,機械耦合系數(shù)等于轉(zhuǎn)換輸出能量(如電能)與輸入的能量(如機械能)之比的平方根; 它是衡量壓電材料機電能量轉(zhuǎn)換效率的一個重要參數(shù)。
 
 ?。?)壓電材料的絕緣電阻將減少電荷泄漏, 從而改善壓電傳感器的低頻特性。
 
 ?。?)壓電材料開始喪失壓電特性的溫度稱為居里點溫度。
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