《传感器应用技术修PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器应用技术修PPT讲稿.ppt（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、传感器应用技术修第1页，共47页，编辑于2022年，星期四n真空蒸镀n在真空室内，将待蒸发的材料置于钨丝制成的加热器上加热，当真空度抽到0.0133Pa以上时，加大钨丝的加热电流，使材料融化，继续加大电流使材料蒸发，在基底上凝聚成膜。1真空室 2基底3钨丝 4接高真空泵。3.3 薄膜应变片第2页，共47页，编辑于2022年，星期四n溅射n在低真空室中，将待溅射物制成靶置于阴极，用高压（通常在1000V以上）使气体电离形成等离子体，等离子中的正离子以高能量轰击靶面，使待溅射物的原子离开靶面，淀积到阳极工作台上的基片上，形成薄膜。1靶 2阴极 3直流高压4阳极 5基片6惰性气体入口 7接真空系统。
2、3.3 薄膜应变片第3页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4 压电式压力传感器n压电式传感器是以某些电介质的压电式传感器是以某些电介质的压电效应压电效应为基础，在外力作为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。n压电传感元件是力敏感元件，所以它能将测量量最终变换压电传感元件是力敏感元件，所以它能将测量量最终变换为力的一些物理量，例如力、压力、加速度等。为力的一些物理量，例如力、压力、加速度等。n压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠
3、、重量轻等优点。简单、工作可靠、重量轻等优点。第4页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n正压电效应：某些电介质，当沿着正压电效应：某些电介质，当沿着一定方向一定方向对其施力而使它变形对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面一定表面上产生电荷，当外上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。变时，电荷极性也随着改变。n逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向极化方向施加电场
4、，施加电场，这些电介质就在这些电介质就在一定方向一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。电能电能机械能机械能正压电效应正压电效应逆压电效应逆压电效应第5页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压电效应在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压电效应十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石英晶体、十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压电材料。钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压电材
5、料。n压电传感器中的压电元件材料一般有三类：压电传感器中的压电元件材料一般有三类：1.压电晶体（如石英晶体）；压电晶体（如石英晶体）；2.经过极化处理的压电陶瓷；经过极化处理的压电陶瓷；3.高分子压电材料或压电半导体。高分子压电材料或压电半导体。第6页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应一、石英晶体的压电效应一、石英晶体的压电效应n石英晶体是最常用的压电晶体之一，它理想的几何形状为石英晶体是最常用的压电晶体之一，它理想的几何形状为正六面体晶柱。正六面体晶柱。n在晶体学中可用三根互相垂直的晶轴表示，其中纵向轴在晶体学中可用三根互相垂直的晶轴表示，其中纵向轴Z Z称为称为光轴；
6、经过正六面体棱线且垂直于光轴的光轴；经过正六面体棱线且垂直于光轴的x x轴称为电轴；与轴称为电轴；与x x轴和轴和z z轴同时垂直的轴同时垂直的y y轴称为机械轴轴称为机械轴。第7页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应石英晶体的三个晶轴石英晶体的三个晶轴n光轴（基准轴，光轴（基准轴，Z Z轴）：光沿该方向通过没有双折射现轴）：光沿该方向通过没有双折射现象，该方向没有压电效应，光学方法确定。象，该方向没有压电效应，光学方法确定。n机械轴（机械轴（Y Y轴）：垂直轴）：垂直xzxz面，在电场作用下，该轴方向面，在电场作用下，该轴方向的机械变形最明显。的机械变形最明显。(横向压电
7、效应横向压电效应)n电轴（电轴（X X轴）：经过晶体棱线，垂直于该轴的表面上压轴）：经过晶体棱线，垂直于该轴的表面上压电效应最强。（纵向压电效应）电效应最强。（纵向压电效应）第8页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n在在X X轴方向施加压力时，石英晶体的轴方向施加压力时，石英晶体的X X轴轴 正向带正电；如果作用力正向带正电；如果作用力F FX X改为拉力，改为拉力，则在垂直于则在垂直于X X轴的平面上仍出现等量电荷，轴的平面上仍出现等量电荷，但极性相反，见图但极性相反，见图(a a)、(b b)。FXFX+(a)(b)XX压电系数压电系数v受力方向和变形不同压电系数也不
8、同受力方向和变形不同压电系数也不同第9页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n如果在同一晶片上作用力是沿着机如果在同一晶片上作用力是沿着机 械轴的方向，其电荷仍在与械轴的方向，其电荷仍在与X X 轴垂轴垂 直平面上出现，其极性见图（直平面上出现，其极性见图（c c）、）、（d d），此时电荷的大小为：），此时电荷的大小为：+(c)(d)FYFYXXl、h晶体切片的长度和厚度晶体切片的长度和厚度Y轴方向上受力的轴方向上受力的压电系数压电系数第10页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应压电效应的物理解释压电效应的物理解释n在不受力的情况下在不受力的情况下+-
9、XYP1P2P3第11页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n受到受到X X方向的力方向的力纵向压电效应纵向压电效应+-XYP1P2P3第12页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n受到受到Y Y方向的力方向的力横向压电效应横向压电效应+-XYP1P2P3第13页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应二、压电陶瓷的压电效应二、压电陶瓷的压电效应n压电陶瓷与石英晶体不同，前者是压电陶瓷与石英晶体不同，前者是人工制造的多晶体压人工制造的多晶体压电材料电材料，而后者是单晶体。，而后者是单晶体。n压电陶瓷在未进行压电陶瓷在未进行极化处理极化处理
10、时，不具有压电效应；经过极时，不具有压电效应；经过极化处理后，它的压电效应非常明显，具有很高的压电系数，化处理后，它的压电效应非常明显，具有很高的压电系数，为石英晶体的几百倍。为石英晶体的几百倍。n压电陶瓷具有与铁磁材料磁畴结构类似的电畴结构。压电陶瓷具有与铁磁材料磁畴结构类似的电畴结构。第14页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应直流电场E剩余极化强度剩余伸长电场作用下的伸长(a)极化处理前(b)极化处理中(c)极化处理后 第15页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n当把电压表接到陶瓷片的两个电极上进行测量时，却无法测出当把电压表接到陶瓷片的两个电极
11、上进行测量时，却无法测出陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶瓷片内的极化强度总陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶瓷片内的极化强度总是以是以电偶极矩电偶极矩的形式表现出来，即在陶瓷的一端出现正的形式表现出来，即在陶瓷的一端出现正束缚束缚电荷电荷，另一端出现负束缚电荷。由于束缚电荷的作用，在，另一端出现负束缚电荷。由于束缚电荷的作用，在陶瓷陶瓷 片的电极面上吸附了一层片的电极面上吸附了一层 来自外界的自由电荷。这来自外界的自由电荷。这 些自由电荷与陶瓷片内的些自由电荷与陶瓷片内的 束缚电荷符号相反而数量束缚电荷符号相反而数量 相等，它起着屏蔽和抵消相等，它起着屏蔽和抵消 陶瓷片内极化强度对外界陶
12、瓷片内极化强度对外界 的作用。的作用。所以电压表不能测出陶瓷片内的极化程度所以电压表不能测出陶瓷片内的极化程度。自由电荷自由电荷束缚电荷束缚电荷电极电极电极电极极化方向极化方向陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附的自由电荷示意图的自由电荷示意图第16页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F F，陶瓷片将产生，陶瓷片将产生压缩形变，片内的压缩形变，片内的正、负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变正、负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小小。因此，原来。因此，原来吸附在电极上
13、的自由电荷，有一部分被释放，而吸附在电极上的自由电荷，有一部分被释放，而出现放电现象出现放电现象。n当压力撤消后，陶瓷片恢复原状，片内的正、负电荷之间的距离当压力撤消后，陶瓷片恢复原状，片内的正、负电荷之间的距离变大，极化强度也变大，因此变大，极化强度也变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而出电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象现充电现象。n这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就是是正压电效应正压电效应。极化方向F第17页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n在陶瓷片上加一个在陶瓷片上加一
14、个与极化方向相同与极化方向相同的电场，的电场，由于电场的方向与极化强度的方向相同，所由于电场的方向与极化强度的方向相同，所以电场的作用使极化强度增大。这时，陶瓷以电场的作用使极化强度增大。这时，陶瓷片内的正负束缚电荷之间距离也增大，就是片内的正负束缚电荷之间距离也增大，就是说，陶瓷片说，陶瓷片沿极化方向产生伸长形变沿极化方向产生伸长形变。n同理，如果外加电场的方向同理，如果外加电场的方向与极化方向与极化方向相反相反，则陶瓷片，则陶瓷片沿极化方向产生缩短形沿极化方向产生缩短形变变。n这种由于电效应而转变为机械效应或者由这种由于电效应而转变为机械效应或者由电能转变为机械能的现象，就是电能转变为机械
15、能的现象，就是逆压电效逆压电效应应。极化方向电场方向第18页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.1 压电效应n由此可见，压电陶瓷所以具有压电效应，是由于陶瓷内由此可见，压电陶瓷所以具有压电效应，是由于陶瓷内部存在部存在自发极化自发极化。这些自发极化经过极化工序处理而被迫取。这些自发极化经过极化工序处理而被迫取向排列后，陶瓷内即存在剩余极化强度。如果外界的作用（如向排列后，陶瓷内即存在剩余极化强度。如果外界的作用（如压力或电场的作用）能使此极化强度发生变化，陶瓷就出现压压力或电场的作用）能使此极化强度发生变化，陶瓷就出现压电效应。电效应。n此外，还可以看出，陶瓷内的此外，还可以看出，陶瓷
16、内的极化电荷是束缚电荷极化电荷是束缚电荷，而不，而不是自由电荷，这些束缚电荷不能自由移动。所以在陶瓷中产生是自由电荷，这些束缚电荷不能自由移动。所以在陶瓷中产生的放电或充电现象，是通过陶瓷内部极化强度的变化，引起电的放电或充电现象，是通过陶瓷内部极化强度的变化，引起电极面上自由电荷的释放或补充的结果。极面上自由电荷的释放或补充的结果。第19页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料一、常用压电材料一、常用压电材料1.1.压电晶体压电晶体 石英晶体石英晶体 水溶性压电晶体水溶性压电晶体 铌酸锂晶体铌酸锂晶体 2.2.压电陶瓷压电陶瓷 钛酸钡压电陶瓷钛酸钡压电陶瓷 锆钛酸铅系压电陶
17、瓷锆钛酸铅系压电陶瓷 铌酸盐系压电陶瓷铌酸盐系压电陶瓷 铌镁酸铅压电陶瓷铌镁酸铅压电陶瓷 3.3.压电半导体压电半导体 硫化锌硫化锌 碲化镉碲化镉第20页，共47页，编辑于2022年，星期四二、压电材料的主要特性参数二、压电材料的主要特性参数压电常数压电常数:压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，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灵敏度。它直接关系到压电输出灵敏度。(C/N)(C/N)弹性常数弹性常数:压电材料的弹性常数、刚度决定着压电器件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。的固有频率和动态特性。介电常数介电常数:对于一定形状、尺寸的压电元件，其
18、固有对于一定形状、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。器的频率下限。3.4.2 压电材料第21页，共47页，编辑于2022年，星期四机械耦合系数：它的意义是，在压电效应中，转换输出能机械耦合系数：它的意义是，在压电效应中，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，量（如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根，这是衡量压电材料机这是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。电能量转换效率的一个重要参数。电阻电阻:压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏，从而改善压电压电材料的绝缘电阻将减少
19、电荷泄漏，从而改善压电传感器的低频特性。传感器的低频特性。居里点温度居里点温度:它是指压电材料开始丧失压电特性的温度。它是指压电材料开始丧失压电特性的温度。3.4.2 压电材料第22页，共47页，编辑于2022年，星期四第23页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料二、压电材料特性要求二、压电材料特性要求转换性能转换性能:要求具有较大压电常数。要求具有较大压电常数。机械性能机械性能:压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、刚度大，以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率。刚度大，以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率。电性能。希望具有
20、高电阻率和大介电常数，以减弱外部分布电性能。希望具有高电阻率和大介电常数，以减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性。电容的影响并获得良好的低频特性。环境适应性强。温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居里环境适应性强。温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居里点，获得较宽的工作温度范围。点，获得较宽的工作温度范围。时间稳定性。要求压电性能不随时间变化。时间稳定性。要求压电性能不随时间变化。第24页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料三、常用压电材料特点三、常用压电材料特点1.1.石英晶体石英晶体n石英（石英（SiO2SiO2）是一种具有良好压电特性的压电）是一种具有良好压电
21、特性的压电晶体。其介电常数和压电系数的温度稳定性相晶体。其介电常数和压电系数的温度稳定性相当好，在常温范围内这两个参数几乎不随温度当好，在常温范围内这两个参数几乎不随温度变化。变化。第25页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料n石英晶体的突出优点是性能非常稳定，机械强度高，绝石英晶体的突出优点是性能非常稳定，机械强度高，绝缘性能也相当好。但石英材料价格昂贵，且压电系数比缘性能也相当好。但石英材料价格昂贵，且压电系数比压电陶瓷低得多。因此一般仅用于压电陶瓷低得多。因此一般仅用于标准仪器标准仪器或要求较高或要求较高的传感器中。的传感器中。n因为石英是一种各向异性晶体，因此，按不
22、同方向切割因为石英是一种各向异性晶体，因此，按不同方向切割的晶片，其物理性质（如弹性、压电效应、温度特性等）的晶片，其物理性质（如弹性、压电效应、温度特性等）相差很大。因此在设计石英传感器时，根据不同使用要相差很大。因此在设计石英传感器时，根据不同使用要求正确地选择石英片的切型。求正确地选择石英片的切型。第26页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料2.2.压电陶瓷压电陶瓷n优点：具有很高的介电常数和较大的压电系数。优点：具有很高的介电常数和较大的压电系数。n缺点：居里温度低，温度稳定性和机械强度不缺点：居里温度低，温度稳定性和机械强度不如石英晶体。如石英晶体。n锆钛酸铅系压
23、电陶瓷是目前压电式传感器中应锆钛酸铅系压电陶瓷是目前压电式传感器中应用最广泛的压电材料。用最广泛的压电材料。第27页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料第28页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.2 压电材料3.3.压电半导体材料压电半导体材料n具有灵敏度高，响应时间短等优点。此外用具有灵敏度高，响应时间短等优点。此外用ZnOZnO作为表面声波振荡器的压电材料，可测取作为表面声波振荡器的压电材料，可测取力和温度等参数。力和温度等参数。第29页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n当当压压电电传传感感器器中中的的压压电电晶晶体体承承受受被被测测机机
24、械械应应力力的的作作用用时时，在在它它的的两两个个极极面面上上出出现现极极性性相相反反但但电电量量相相等等的的电电荷荷。可可把把压压电电传传感感器器看看成成一一个个静静电电发发生生器器，如如图图(a a)。也也可可把把它它视视为为两两极极板板上上聚聚集集异异性性电电荷荷，中中间间为为绝缘体的绝缘体的电容器电容器，如图，如图(b b)。QQ电极压电晶体Ca(b)(a)压电传感器的等效电路其电容量为：第30页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n因此，压电传感器可等效为电压源因此，压电传感器可等效为电压源Ua和一个电容器和一个电容器Ca的的串联串联电路，电路，如图如图(a)；也
25、可等效为一个电荷源；也可等效为一个电荷源Q和一个电容器和一个电容器Ca的的并联并联电路，电路，如图如图(b b)。UaQ第31页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n压电传感器是一种具有高内阻而输出信号又很弱的有源传感器。在压电传感器是一种具有高内阻而输出信号又很弱的有源传感器。在进行非电量测量时，为了提高灵敏度和测量精度，一般采取多片压进行非电量测量时，为了提高灵敏度和测量精度，一般采取多片压电材料组成一个压电敏感元件，并接入高输入阻抗的前置放大器。电材料组成一个压电敏感元件，并接入高输入阻抗的前置放大器。第32页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n
26、压电传感器在实际使用时总要与测量仪器或测量电路压电传感器在实际使用时总要与测量仪器或测量电路相连接，因此还需考虑连接电缆的等效电容相连接，因此还需考虑连接电缆的等效电容Cc，放大，放大器的输入电阻器的输入电阻Ri,输入电容输入电容Ci以及压电传感器的泄漏以及压电传感器的泄漏电阻电阻Ra。这样，压电传感器在测量系统中的实际等效。这样，压电传感器在测量系统中的实际等效电路，如图所示。电路，如图所示。压电传感器的实际等效电路压电传感器的实际等效电路（a）电压源电压源;（b）电荷源电荷源 Q第33页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n压压电电传传感感器器本本身身的的内内阻阻抗抗很
27、很高高，而而输输出出能能量量较较小小，因因此此它它的的测测量电路通常需要接入一个高输入阻抗前置放大器。量电路通常需要接入一个高输入阻抗前置放大器。n其作用为：其作用为：一是把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗；一是把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗；二是放大传感器输出的微弱信号。二是放大传感器输出的微弱信号。n压压电电传传感感器器的的输输出出可可以以是是电电压压信信号号，也也可可以以是是电电荷荷信信号号，因因此前置放大器也有两种形式：此前置放大器也有两种形式：电压放大器电压放大器和和电荷放大器电荷放大器。第34页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路一、电压放大器一、电压放大器第3
28、5页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n若压电元件受正弦力若压电元件受正弦力F=Fmsint的作用，则其电压为的作用，则其电压为式中：式中：Um压电元件输出电压幅值，压电元件输出电压幅值，Um=dFm/Ca；d压电系数。压电系数。第36页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n由此可得放大器输入端电压由此可得放大器输入端电压Ui，其复数形式为：其复数形式为：Ui的幅值的幅值Uim为为：输入电压和作用力之间相位差输入电压和作用力之间相位差:电压灵敏度：电压灵敏度：第37页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n在理想情况下，传感器的在理想
29、情况下，传感器的R Ra a电阻值与前置放大器输入电阻值与前置放大器输入电阻电阻R Ri i都为无限大，即都为无限大，即(Ca+Cc+Ci)R1，那么理想那么理想情况下输入电压幅值情况下输入电压幅值Uim为为：n令令=R(Ca+Cc+Ci)，为为测量回路的时间常数，并测量回路的时间常数，并令令0=1/，则可得则可得：第38页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路讨论：讨论：(Uam=dFm/Ca,)n=0（静态量）时（静态量）时Uim=0（输入电压为零）（输入电压为零）q原因：由于等效电阻不可能无穷大，存在电荷泄漏，所以不原因：由于等效电阻不可能无穷大，存在电荷泄漏，所以不能
30、测量静态量能测量静态量n/03（高频情况），（高频情况），Uim/Uam1，实际接近理想。，实际接近理想。q输入电压与作用力频率无关输入电压与作用力频率无关q一定，一定，越高，高频响应越好越高，高频响应越好n对低频测量情况：对低频测量情况：一定，一定，越小偏差越大。越小偏差越大。所以要求所以要求要大，扩大低频响应范围要大，扩大低频响应范围第39页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路改善低频特性的措施：改善低频特性的措施：n式中式中Cc为连接电缆为连接电缆电容，当电缆长电容，当电缆长度改变时，度改变时，Cc也将也将改变，因而改变，因而Uim也随也随之变化。因此，压之变化。因此
31、，压电传感器与前置放电传感器与前置放大器之间连接电缆大器之间连接电缆不能随意更换，否不能随意更换，否则将引入测量误差。则将引入测量误差。第40页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路二、电荷放大器二、电荷放大器n电荷放大器常作为压电传感器的输入电路，由一个反馈电容电荷放大器常作为压电传感器的输入电路，由一个反馈电容Cf和高增益运算放大器构成。由于运算放大器输入阻抗极高，和高增益运算放大器构成。由于运算放大器输入阻抗极高，放大器输入端几乎没有分流，故可略去放大器输入端几乎没有分流，故可略去Ra和和Ri并联电阻。其并联电阻。其等效电路如图所示。等效电路如图所示。第41页，共47页
32、，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路第42页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n输出与电缆电容无关输出与电缆电容无关电缆长达电缆长达1km1km电缆可更换电缆可更换nRf提供直流负反馈提供直流负反馈减小零漂、提高稳定度减小零漂、提高稳定度n可测准静态量：可测准静态量：=RfCf相当大，可测低频相当大，可测低频f=0.5Hzf=0.5Hz第43页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n由式由式 可见：可见：n电荷放大器的输出电压电荷放大器的输出电压Uo只取决于输入电荷与反馈电容只取决于输入电荷与反馈电容Cf，与电缆电容，与电缆电容Cc无关，且与无
33、关，且与Q成正比，这是电荷放大器的成正比，这是电荷放大器的最大特点。最大特点。n输出与电缆电容无关输出与电缆电容无关,电缆可长达电缆可长达1km1km，也可更换。，也可更换。n为了得到必要的测量精度，要求反馈电容为了得到必要的测量精度，要求反馈电容Cf的温度和时间的温度和时间稳定性都很好，在实际电路中，考虑到不同的量程等因稳定性都很好，在实际电路中，考虑到不同的量程等因素，素，Cf的容量做成可选择的，范围一般为的容量做成可选择的，范围一般为100104pF。n通常通常A=104108第44页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.3 测量电路n电荷放大器能将压电传感器输出的电荷转换为电压（电荷放大器能将压电传感器输出的电荷转换为电压（Q/U转换转换器），但并无放大电荷的作用，只是一种习惯叫法。器），但并无放大电荷的作用，只是一种习惯叫法。四通道电荷放大器外形电荷放大器外形第45页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.4 压电传感器一、指套式电子血压计一、指套式电子血压计第46页，共47页，编辑于2022年，星期四3.4.4 压电传感器及其特点二、二、高分子压电电缆高分子压电电缆第47页，共47页，编辑于2022年，星期四