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分析一下压电式传感器的等效电路和参数

更新时间: 2019-09-11
  等效电路
 
  1、电容效应等效原理
 
  1)压电式传感器结构
 
  在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀,形成金属膜,构成两个电极。
 
  2、等效电容量
 
  当压电传感器受到沿其敏感轴向的外力作用时,就在两电极上产生极性相反的电荷,因此它相当于一个电荷源(静电发生器)。由于压电晶体是绝缘体,当它的两极表面聚集电荷时,它又相当于一个电容器,其电容量为沿 x 轴方向加力产生纵向压电效应,沿 y 轴加力产生横向压电效应,沿相对两平面加力产生切向压电效应。
 
  3、等效电压
 
  当压电晶体受外力作用时,两表面产生等量的正、负电荷 Q ,可求出其开路电压(负载电阻为无穷大时)
 
  1)压电式传感器既可等效为电荷源又可等效为电容器,其等效电路可认为是二者的并联;也可认为是一个电压源和一个电容器串联。其中 Ra为压电元件的漏电阻.
 
  2)压电式传感器测试系统等效电路
 
  压电式传感器工作时,需与二次仪表配套使用。Cc为传感器电缆电容,Ri为放大器输入电阻,Ci为输入电容。
 
  主要参数
 
  (1)压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数, 它直接关系到压电输出的灵敏度。
 
  (2)压电材料的弹性常数、 刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。
 
  (3)对于一定形状、 尺寸的压电元件, 其固有电容与介电常数有关; 而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。
 
  (4)在压电效应中,机械耦合系数等于转换输出能量(如电能)与输入的能量(如机械能)之比的平方根; 它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。
 
  (5)压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏, 从而改善压电传感器的低频特性。
 
  (6)压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点温度。
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