实验：压电式传感器

实验六：压电式传感器
一、实验目的：
1．掌握压电式传感器的原理。
2．理解压电式传感器的外形和特性。
3．了解压电加速度计的结构、原理和应用。
二、实验原理：
压电式传感器是一种典型的有源双向机电型传感器（本实验中是利用特殊材料的正压电效应，也称发电型传感器）。压电传感元件是力敏感元件，在压力、应力、加速度等外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量的电测。
三、实验所需部件：
压电式传感器、电荷放大器（电压放大器）、低频振荡器、激振器、电压/频率表、主副电源、单芯屏蔽线、示波器。
四、实验步骤：
1．观察了解压电式加速度传感器的结构：由PZT双压电陶瓷晶片、惯性质量块、压簧、引出电极组装于塑料外壳中。
2．差动放大器调零；低频振荡器的幅度置于最小；电压表置于20V档；差动放大器增益调到最小；直流电源置于4V档。
3．按图8接线，低频振荡器输出接“激振II”端，开启电源，调节振动频率与振幅，用示波器观察低通滤波器输出波形。
4．适当增大差动放大器的增益，调节W1使电压表示数为零。
5．改变低频振荡器的频率，读出电压表的示数，根据调节过程，画出大致的频率与电压表示数的关系曲线。

压电式传感器实验电路图

1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。
2．接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。
3．稳压电源不要对地短路。所有单元电路的地均须与电源地相连。
4．做此实验时，悬臂梁振动频率不能过低（1~3Hz），否则电荷放大器将无输出。
5．低频振荡器的幅度要适中，尽量避免失真。
6．梁振动时不应发生碰撞，否则将引起波形失真。
7．由于梁的相频特性的影响，压电式传感器的输出与激励一般不是180°，故电压表示数有较大的跳动，此时，可以适当改变激励信号的频率，使相敏检波器输出的两个半波尽可能平衡，以减少电压表的跳动。
六、思考：
1．根据实验结果，可以知道振动台的固有频率，如何估计？
2．试回答压电式传感器的特点。
3．根据实验数据，结合压电式传感器原理和电压、电荷放大器原理，式分析引线的分布电容对电压放大器和电荷放大器性能有什么影响？