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1、项目六：轮胎压力监测仪,职业能力目标要求：1，掌握压电传感器结构原理；2，掌握压力测量的主要方法；3，能进行压力测量电路的设计；4，学会压力测量电路的调试。,机电工程分院,一、压电效应 某些晶体，在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现象，相应地在晶体的两个表面产生符号相反的电荷；当外力作用除去时，又恢复到不带电状态。当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变，这种现象称为压电效应。具有压电效应的物质很多，如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。,机电工程分院,1、石英晶体的压电效应 石英晶体是一种应用广泛的压电晶体。,机电工程分院,纵向压电效应产生的电荷为 qxxdxxFx,横向压电效应产生的电
2、荷为根据石英晶体的对称条件dXY=dXX，所以,机电工程分院,石英晶体的每一个晶体单元中，有三个硅离子和六个氧离子，正负离子分布在正六边形的顶角上，如下图所示。当作用力为零时，正负电荷相互平衡，所以外部没有带电现象,而受力后破坏了平衡,就带电了。,机电工程分院,2，压电材料压电材料一般应考虑以下主要特性：1)具有较大的压电常数。2)压电元件的机械强度高、刚度大并具有较高的固有振动频率。3)具有高的电阻率和较大的介电常数。4)具有较高的居里点。居里点高可以得到较宽的工作温度范围。5)压电特性不随时间蜕变，有较好的时间稳定性。,机电工程分院,二、结构型式 在压电式传感器中，常用两片或多片组合在一起
3、使用。由于压电材料是有极性的，因此接法也有两种，如下图所示。图a为并联接法，图中b为串联接法，,a)b),机电工程分院,三、压力监测电路的设计与制作1、原理电路图,机电工程分院,车内胎被锐物扎破漏气部位的气流声被传声器BM接收，转换成电信号，经电容C2耦合到晶体三极管VT放大，再经耦合电容C3、C4并由电位器RP选择音量后，由SL31集成功率放大器充分放大，由耳机BE放音。选用SL31(或LA4101)低电压集成功率放大电路，其使用电压可在24.5V间选择，现用3V工作电源。,机电工程分院,2、制作与调试 印制板参考尺寸为65mm55mm，可自制。电路板可安装在小盒内，传声器BM由屏蔽传声器线
4、单独引出，线长1.2m。在印制电路板非铜箔面装上电池夹。SL31集成功率放大器焊在铜箔面。元器件全部焊装后，装上两节电池，旋动电位器RP的拨盘，闭合电源开关，把电位器旋到约13位置处，耳机BE中有极轻微的“沙沙”声。,机电工程分院,如有“扑扑”声出现，说明有自激现象，可调节电阻R5，减小SL31集成功率放大器的增益，试试能否消除。调节电阻R2，使晶体三极管VT的工作电流Ic值在23mA。再调节电阻R1，使驻极体传声器BM工作状态较佳。调试时耳机BE不必戴在头上，以免突发巨大的声响震伤调试者的耳膜。,机电工程分院,四、压电传感器的应用 1.YD型压电式加速度传感器 它的主要优点是；灵敏度高、体积小、重量轻、测量频率上限较高、动态范围大。但易受外界干扰，在测试前需进行各种校验。,机电工程分院,2.6100系列压电加速度计 压电加速度计是以压电晶体做敏感件。体积小、重量轻、输出信号大，固有频率高，可用于测量振动、冲击等信号。其外形见下图。,机电工程分院,3.HZ-9508型测振表 HZ-9508型测振表是用于旋转机械进行振动测量、简易故障诊断的一种便携式数字显示测振表，用YD型压电式加速度传感器作为表头。它除了可测量一般机械振动产生的加速度、速度、位移等参数外，还具有测量齿轮、轴承故障产生的高频加速度值的功能，并具有低电压监测功能。其外形结构如右图所示。,机电工程分院,
