壓電式傳感器測量加速度的課程設(shè)計

1、<p>　　《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程設(shè)計</p><p>　　題目 應(yīng)用壓電式傳感器測量加速度的電路設(shè)計</p><p>　　二O一二年 七 月 二 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)和自動化生產(chǎn)過程中，許多的設(shè)備都用到傳感器，傳感器的應(yīng)用已經(jīng)普及到很多的生產(chǎn)

2、車間和生活當(dāng)中。此次設(shè)計是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。</p><p>　　本文介紹了一種壓電式加速度傳感器，利用壓電式傳感器來測量運動物體的加速度，本設(shè)計的操作簡單，具有較高的靈敏度，準(zhǔn)確的測量加速度。根據(jù)不同的測量需要可以進(jìn)行智能調(diào)整，以達(dá)到提高性價比的目的。</p>

3、<p>　　關(guān)鍵字：壓電加速度傳感器 電荷轉(zhuǎn)換電路 放大電路 A\D轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　顯示電路</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p><b>　　目錄

4、</b></p><p>　　第一章 設(shè)計概論</p><p>　　1.1 應(yīng)用的傳感器</p><p>　　1.2課題的目的和意義</p><p>　　第二章 整體設(shè)計方案</p><p>　　2.1測量的示意圖</p><p>　　2.2 設(shè)計的原理</p&g

5、t;<p><b>　　2.3方框圖</b></p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1 測量電路</b></p><p><b>　　3.2 放大電路</b></p><p>　　3.3 A\D轉(zhuǎn)換電路</p&g

6、t;<p><b>　　3.4 顯示電路</b></p><p>　　第四章 整機電路圖</p><p>　　4.1 整機電路介紹</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　

7、　第一章 設(shè)計概論</b></p><p>　　1.1 應(yīng)用的傳感器</p><p>　　壓電傳感器是以某種介質(zhì)（如石英晶體或壓電陶瓷、高分子材料）的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)而工作的。在外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實現(xiàn)非電量測量的目的。因此是一種典型的自發(fā)電式傳感器。壓電傳感器是力敏感元件，它可以測量最終能變換為力的那些非電物理量，例如，動態(tài)力、動態(tài)壓力、振動加速度等。<

8、;/p><p>　　1.2課題的目的和意義</p><p>　　通過本次設(shè)計，掌握壓電式傳感器的的工作原理，了解有關(guān)壓電式傳感器的應(yīng)用，初步掌握壓電式傳感器測量加速度的調(diào)整和測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。同時通過本課題設(shè)計與裝配、調(diào)試，提高自己的動手能力，鞏固已學(xué)的理論知識，建立理論和實踐的結(jié)合，了解每個單元電路之間的關(guān)系及相互影響。初步掌握壓電式傳感器測量加速度的調(diào)整及測試方法。提

9、高動手能力和排除故障的能力。</p><p>　　第二章 整體設(shè)計方案</p><p><b>　　2.1測量的示意圖</b></p><p><b>　　2.2 設(shè)計的原理</b></p><p>　　壓電式加速度傳感器屬于慣性式傳感器，工作原理是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在加速度計受振時，加在

10、壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比，可以把被測的非電物理量加速度轉(zhuǎn)化為電量。由于壓電式傳感器的輸出電信號是微弱的電荷，而且傳感器本身有很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微，這給后接電路帶來一定困難。為此，通常器信號選用電荷放大器作為電信號的測量電路。</p><p><b>　　2.3方框圖</b></p><p>　

11、　第三章 單元電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1 測量電路</b></p><p>　　上圖顯示了加速度傳感器的結(jié)構(gòu).它具有兩塊X切向石英晶體,若對畕體施加壓力則在中心電極上產(chǎn)生的電荷是疊加的，由環(huán)狀彈賛施加的機槭頂載必須比預(yù)期沿向上方向所施最大加速度力要大。晶體的兩外表面與殼罩相連因而處于低電位.此傳感器具有0.62pC/g的輸出，并在15kHz左右發(fā)生最

12、低頻率諧振。兩晶體的電容僅有幾個pF.從而與任一長度的電纜電容相比均可忽略不計。傳感器重約250~300 g, 可用螺栓固定=加上電纜.若總電容是500 pF.則開路輸出電壓是</p><p><b>　　3.2 放大電路</b></p><p>　　3.3 A\D轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　3.4 顯示電路</b&g

13、t;</p><p><b>　　第四章 整機電路圖</b></p><p>　　4.1 整機電路介紹</p><p>　　壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。

14、壓電式傳感器在測量上靈敏度比較高，因此，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中被應(yīng)用于許許多多的方面，如提電腦的硬盤抗摔保護(hù)，目前用的數(shù)碼相機和攝像機里，也有加速度傳感器，用來檢測拍攝時候的手部的振動，并根據(jù)這些振動，自動調(diào)節(jié)相機的聚焦。壓電加速度傳感器還應(yīng)用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。</p><p><b>　　第五章 總結(jié)與展望</b></p><p>　

15、　本文研究設(shè)計的壓電式傳感器測量加速度采用了通用的電子元器件，利用壓電式傳感器，利用單實踐，體現(xiàn)出大學(xué)生的動手能力。通過查資料和收集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力。并且有原先的被動接受只是轉(zhuǎn)換為主動尋求只是，這可以收拾學(xué)習(xí)方法上的一個很大突破。在以往的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下，我們可能會記住很多書本知識，但是通過本次設(shè)計，我們學(xué)會了如何將學(xué)到的知識化為自己的東西，學(xué)會了怎么良好的處理知識和實踐相結(jié)合的問題，把握重點，攻克難關(guān)，學(xué)到用到活學(xué)活

16、用。在設(shè)計過程中由于時間倉促有很多地方難免存在不足之處，硬件設(shè)計已經(jīng)完成，在調(diào)試設(shè)計中有些功能還尚未能開發(fā)出來。但在以后的設(shè)計中，我們會嚴(yán)格要求自己最求完美。</p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，傳感器的應(yīng)用也越來越重要，無論是那種傳感器在今后的生活中一定是必不可少的應(yīng)用元件。在現(xiàn)代的軍事，家電，汽車，都離不開傳感器的應(yīng)用。因此我們要在以后的學(xué)習(xí)中更加努力，真正學(xué)好這門技術(shù)。</p><p

17、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《傳感器的理論與設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用》單成祥 國防工業(yè)出版社</p><p>　　[2]《壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與設(shè)計》葉偉國 沈國偉 紹興文理學(xué)院</p><p>　　[3]《傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用》 劉迎春 葉湘濱 編著國防科技大學(xué)出版社</p><p>