1、 传感器应用技术课程设计传感器应用技术课程设计 题目题目 应用压电式传感器测量加速度的电 路设计 二 O 一二年 七 月 二 日 摘 要 现代工业和自动化生产过程中，许多的设备都用到传感器，传感器的应用已 经普及到很多的生产车间和生活当中。此次设计是利用某些物质如石英晶体的压电效 应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加 速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。 本文介绍了一种压电式加速度传感器，利用压电式传感器来测量运动物体的 加速度，本设计的操作简单，具有较高的灵敏度，准确的测量加速度。根据不同 的测量需要可以进行智能调整，以达到提高性价比
2、的目的。 关键字关键字：压电加速度传感器 电荷转换电路 放大电路 AD 转换电路 显示电路 目录 摘 要 . 目录 . 第一章 设计概论 1.1 应用的传感器 1.2 课题的目的和意义 . 第二章 整体设计方案 . 2.1 测量的示意图 . 2.2 设计的原理 2.3 方框图 . 第三章 单元电路设计 . 3.1 测量电路 3.2 放大电路 3.3 AD 转换电路 3.4 显示电路 第四章 整机电路图 . 4.1 整机电路介绍 第五章 总结与展望 . 参考文献 . 第一章 设计概论 1.1 应用的传感器 压电传感器是以某种介质（如石英晶体或压电陶瓷、高分子材料）的压电效应为 基础而工作的。 在
3、外力作用下， 在电介质表面产生电荷， 从而实现非电量测量的目的。 因此是一种典型的自发电式传感器。压电传感器是力敏感元件，它可以测量最终能变 换为力的那些非电物理量，例如，动态力、动态压力、振动加速度等。 1.2 课题的目的和意义 通过本次设计，掌握压电式传感器的的工作原理，了解有关压电式传感器的 应用，初步掌握压电式传感器测量加速度的调整和测试方法，提高动手能力和排 除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固 已学的理论知识，建立理论和实践的结合，了解每个单元电路之间的关系及相互 影响。初步掌握压电式传感器测量加速度的调整及测试方法。提高动手能力和排 除故障的能力
4、。 第二章 整体设计方案 2.1 测量的示意图 2.2 设计的原理 压电式加速度传感器属于惯性式传感器，工作原理是以某些物质的压电效应 为基础，在加速度计受振时，加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率 远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比，可以把被测的 非电物理量加速度转化为电量。由于压电式传感器的输出电信号是微弱的电荷， 而且传感器本身有很大内阻，故输出能量甚微，这给后接电路带来一定困难。为 此，通常器信号选用电荷放大器作为电信号的测量电路。 2.3 方框图 第三章 单元电路设计 3.1 测量电路 AD 转换电 路 测量电路 放大电路 显示电路 控制电路 上图显示了
5、加速度传感器的结构.它具有两块 X 切向石英晶体,若对畕体施加 压力则在中心电极上产生的电荷是叠加的，由环状弹賛施加的机槭顶载必须比预 期沿向上方向所施最大加速度力要大。晶体的两外表面与壳罩相连因而处于低电 位.此传感器具有 0.62pC/g 的输出，并在 15kHz 左右发生最低频率谐振。两晶体 的电容仅有几个 pF.从而与任一长度的电缆电容相比均可忽略不计。传感器重约 250300 g, 可用螺栓固定=加上电缆.若总电容是 500 pF.则开路输出电压是 3.2 放大电路 3.3 AD 转换电路 3.4 显示电路 第四章 整机电路图 4.1 整机电路介绍 压电式加速度传感器又称压电加速度计
6、。它也属于惯性式传感器。它是利用某些 物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之 变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正 比。压电式传感器在测量上灵敏度比较高，因此，在现代生产生活中被应用于许许多 多的方面，如提电脑的硬盘抗摔保护，目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传 感器，用来检测拍摄时候的手部的振动，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。压 电加速度传感器还应用于汽车安全气囊、防抱死系统、 牵引控制系统等安全性能方面。 第五章 总结与展望 本文研究设计的压电式传感器测量加速度采用了通用的电子元器件，利用压 电式传感器，利用单实践，体现出大学生的动手能力。通过查资料和收集有关的 文献，培养了自学能力和动手能力。并且有原先的被动接受只是转换为主动寻求 只是，这可以收拾学习方法上的一个很大突破。在以往的传统学习模式下，我们 可能会记住很多书本知识，但是通过本次设计，我们学会了如何将学到的知识化 为自己的东西，学会了怎么良好的处理知识和实践相结合的问题，把握重
