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机电变换
来源:薄膜压力传感器 | 发布时间:2016/4/29 13:56:48 | 浏览次数:

就超声测距而言,压电膜元件的高度控制垂直波瓣,而传感器的曲率和宽度则控制着水平波瓣,压电膜测距换能器可获得360°视野,测距目标从几厘米到几米并有很高分辨率.

 

双压电膜结构(类似双金属片),可以使二片反接元件微小的位移量转变为很明显的扰曲运动。依此原理可制成小型的风叶片和光学反射镜。这类元件仅消耗非常低的能源(因为是容性的)。由于其高电容,大型元件可能就较难驱动,尤其是用变压器提供驱动电压时更是这样。设计优良的放大器是十分重要的。

 

虽然所产生的力很小,但压电膜却可以用来在非常宽的频率范围上激励其他机械结构.如果再配合另外的压电膜器件来接受所产生的振动,整个系统可拥有很高的动态范围,尽管膜对一个结构的谐振点所产生的“插入损失”一般为-66dB。如果在二个元件之间加上足够的增益,该结构件就会在其固有频率上产生自振荡,正像MSI公司在制造压力、负荷和液位传感器方面所开创的“振鸣”技术那样。这种谐振的机械系统,并不需要高电压驱动。放大器电路靠双轨运算放大器运行或者干脆用一单独的9伏电池。从分析角度来看,当压电膜也应用来监测结果时,要低些的电压,如:70mVrms的频谱分析仪的噪声源,就足以将机械能引入到结构中。

 

机电变换

 

作为机械动作输入的接收器而言,压电膜的灵敏度是使人吃惊的。最简单形式的压电膜就可以起到一个动态应变计的作用,而且又不需要外部供给电源,且产生出来的信号甚至大于应变计经放大后的信号。因此,频率响应并不受任何为满足高增益而产生的限制影响,上限是给定传感器的波长。

 

这种极高灵敏度主要决定于压电膜材料的尺寸。小的厚度首先决定了非常小的横截面积。因此,相当小的纵向力就可以在材料内部产生很大的应力。很容易利用这个特性增大平行于机械轴线上的灵敏度。如果将这种片状的薄膜元件(如:LDT1~028K)置于二层柔性材料中间,那么,任意的压力都会转变为大得多的纵向力。实际上,由于大部分材料在一定程度上都是柔性的,所以在很多情况下,这种效应都起主要作用,13方向上的有效灵敏度之比一般是10001

 

压电膜传感器较之于普通的应变计,常常可以覆盖大得多的面积,所以,为得到有意义的结果,应在相同应变场条件下进行直接对比。尽管非常小的面积的电容也需要加以考虑,但“点”型式的传感器还是可以应用到所需之处的。低频工作界限将决定于可达到的最大电阻性负载,或者说决定于使信号容易被检出的最大容性负载。采用常规的电荷放大器,或者因信号电平相对高而采用简单的高阻抗场效应管缓冲电路,均可以满足低到几分之一赫兹时的工况。

 
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