壓電式傳感器測(cè)量加速度的課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題目 應(yīng)用壓電式傳感器測(cè)量加速度的電路設(shè)計(jì)</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(dòng)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(jì)是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)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(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的加速度，本設(shè)計(jì)的操作簡(jiǎn)單，具有較高的靈敏度，準(zhǔn)確的測(cè)量加速度。根據(jù)不同的測(cè)量需要可以進(jìn)行智能調(diào)整，以達(dá)到提高性價(jià)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(jì)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(jì)方案</p><p>　　2.1測(cè)量的示意圖</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)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(jì)</p><p><b>　　3.1 測(cè)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(jī)電路圖</p><p>　　4.1 整機(jī)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(jì)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(shí)現(xiàn)非電量測(cè)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(cè)量最終能變換為力的那些非電物理量，例如，動(dòng)態(tài)力、動(dòng)態(tài)壓力、振動(dòng)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(jì)，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(cè)量加速度的調(diào)整和測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，建立理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解每個(gè)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(cè)量加速度的調(diào)整及測(cè)試方法。提

9、高動(dòng)手能力和排除故障的能力。</p><p>　　第二章 整體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1測(cè)量的示意圖</b></p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)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(jì)受振時(shí)，加在

10、壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比，可以把被測(cè)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(hào)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(lái)一定困難。為此，通常器信號(hào)選用電荷放大器作為電信號(hào)的測(cè)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(jì)</p><p><b>　　3.1 測(cè)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(duì)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(jī)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(gè)pF.從而與任一長(zhǎng)度的電纜電容相比均可忽略不計(jì)。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(jī)電路圖</b></p><p>　　4.1 整機(jī)電路介紹</p><p>　　壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。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(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比。

14、壓電式傳感器在測(cè)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(jī)和攝像機(jī)里，也有加速度傳感器，用來(lái)檢測(cè)拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)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(jì)的壓電式傳感器測(cè)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(shí)踐，體現(xiàn)出大學(xué)生的動(dòng)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(dòng)手能力。并且有原先的被動(dòng)接受只是轉(zhuǎn)換為主動(dòng)尋求只是，這可以收拾學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大突破。在以往的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下，我們可能會(huì)記住很多書本知識(shí)，但是通過本次設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么良好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問題，把握重點(diǎn)，攻克難關(guān)，學(xué)到用到活學(xué)活

16、用。在設(shè)計(jì)過程中由于時(shí)間倉(cāng)促有很多地方難免存在不足之處，硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，在調(diào)試設(shè)計(jì)中有些功能還尚未能開發(fā)出來(lái)。但在以后的設(shè)計(jì)中，我們會(huì)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(lái)越重要，無(wú)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(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》單成祥 國(guó)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(jì)》葉偉國(guó) 沈國(guó)偉 紹興文理學(xué)院</p><p>　　[3]《傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用》 劉迎春 葉湘濱 編著國(guó)防科技大學(xué)出版社</p><p>