Transcript 项目五：压力测量电路

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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。
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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。
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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。
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纵向压电效应产生的电荷为
qxx＝dxxFx
横向压电效应产生的电荷为
q XY  d XY
根据石英晶体的对称条件dXY=dXX，所以
q XY  d XX
a
FY
b
a
FY
b
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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。
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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。
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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)
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三、压力监测电路的设计与制作
1、原理电路图
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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2—4.5V间选择，现用3V工作
电源。
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2、制作与调试
印制板参考尺寸为65mm×55mm，可自制。
电路板可安装在小盒内，传声器BM由屏蔽传声
器线单独引出，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1／3位置处，耳机BE
中有极轻微的“沙沙”声。
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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2～3mA。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。
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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。
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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。
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3.
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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。