压电式压力传感器标定方法

压电式压力传感器标定方法

压电式压力传感器是一种常用的传感器，用于测量各种介质的压力。为了保证传感器的准确性和可靠性，需要对其进行标定。本文将介绍压电式压力传感器的标定方法。

一、什么是压电式压力传感器

压电式压力传感器是一种利用压电效应来测量压力的传感器。它由一个压电陶瓷片和一个金属薄膜组成。当外界施加压力时，压电陶瓷片会产生电荷，通过金属薄膜导出，从而实现对压力的测量。

二、为什么需要标定压电式压力传感器

压电式压力传感器的灵敏度和线性度会随着时间的推移而发生变化，因此需要定期进行标定，以确保其测量结果的准确性。同时，不同的传感器在制造过程中存在一定的误差，通过标定可以消除这些误差，提高传感器的性能。

三、压电式压力传感器的标定方法

1. 静态标定方法

静态标定方法是最常用的标定方法之一。该方法通过施加不同的压力，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。具体步骤如下：

（1）选择一个已知压力的标准压力表，并将其连接到待标定的传感器上。

（2）将待标定传感器与标准压力表一起放置在一个封闭的容器中，通过控制容器内的压力来改变压力传感器的输入。

（3）记录传感器的输出信号和标准压力表的读数，建立压力与输出信号之间的线性关系。

（4）重复以上步骤，使用不同的压力值进行标定，以获得更准确的标定曲线。

2. 动态标定方法

动态标定方法是另一种常用的标定方法。该方法通过施加不同频率和幅值的正弦波信号，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。具体步骤如下：

（1）选择一个信号发生器，并将其连接到待标定的传感器上。

（2）通过信号发生器输出不同频率和幅值的正弦波信号，施加到传感器上。

（3）测量传感器的输出信号，并记录其与输入信号的幅值和相位差。

（4）根据输入信号和输出信号的幅值和相位差，建立压力与输出信

号之间的关系。

（5）重复以上步骤，使用不同频率和幅值的正弦波信号进行标定，以获得更准确的标定曲线。

四、标定结果的评估与调整

在完成标定后，需要对标定结果进行评估，并进行必要的调整。评估标定结果的常用方法有残差分析和统计分析。如果评估结果不满足要求，可以根据评估结果进行适当的调整，以提高传感器的准确性和可靠性。

五、标定的注意事项

在进行压电式压力传感器的标定时，需要注意以下几点：

（1）尽量选择标准压力表的测量范围与待标定传感器的测量范围相匹配，以获得更准确的标定结果。

（2）在进行动态标定时，需要考虑信号发生器的频率范围和输出功率，以确保传感器能够正常工作。

（3）在进行标定前，需要对传感器进行预热，以确保其工作在稳定状态下。

（4）在进行标定时，应避免外界干扰，以确保传感器的输出信号准

确可靠。

（5）标定结果应记录并保存，以便日后的使用和参考。

六、总结

压电式压力传感器是一种常用的传感器，通过标定可以提高其测量结果的准确性和可靠性。静态标定和动态标定是常用的标定方法，通过施加不同的压力或正弦波信号，测量传感器的输出信号，建立压力与输出信号之间的关系。在进行标定时，需要注意标准压力表的选择、信号发生器的设置、传感器的预热和外界干扰的避免。标定结果应进行评估和调整，并记录保存，以便日后使用。通过标定，可以提高压电式压力传感器的准确性和可靠性，满足实际应用的需求。

压电式压力传感器标定方法

压电式压力传感器标定方法 压电式压力传感器是一种常用的传感器，用于测量各种介质的压力。为了保证传感器的准确性和可靠性，需要对其进行标定。本文将介绍压电式压力传感器的标定方法。 一、什么是压电式压力传感器 压电式压力传感器是一种利用压电效应来测量压力的传感器。它由一个压电陶瓷片和一个金属薄膜组成。当外界施加压力时，压电陶瓷片会产生电荷，通过金属薄膜导出，从而实现对压力的测量。 二、为什么需要标定压电式压力传感器 压电式压力传感器的灵敏度和线性度会随着时间的推移而发生变化，因此需要定期进行标定，以确保其测量结果的准确性。同时，不同的传感器在制造过程中存在一定的误差，通过标定可以消除这些误差，提高传感器的性能。 三、压电式压力传感器的标定方法 1. 静态标定方法 静态标定方法是最常用的标定方法之一。该方法通过施加不同的压力，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。具体步骤如下：

（1）选择一个已知压力的标准压力表，并将其连接到待标定的传感器上。 （2）将待标定传感器与标准压力表一起放置在一个封闭的容器中，通过控制容器内的压力来改变压力传感器的输入。 （3）记录传感器的输出信号和标准压力表的读数，建立压力与输出信号之间的线性关系。 （4）重复以上步骤，使用不同的压力值进行标定，以获得更准确的标定曲线。 2. 动态标定方法 动态标定方法是另一种常用的标定方法。该方法通过施加不同频率和幅值的正弦波信号，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。具体步骤如下： （1）选择一个信号发生器，并将其连接到待标定的传感器上。 （2）通过信号发生器输出不同频率和幅值的正弦波信号，施加到传感器上。 （3）测量传感器的输出信号，并记录其与输入信号的幅值和相位差。 （4）根据输入信号和输出信号的幅值和相位差，建立压力与输出信

压电式力传感器

压电式力传感器 学生学号 学生姓名 专业班级 指导教师 起止日期

设计目的：

目录5力传感器 5.3压电式力传感器 5.3.1压电式传感器工作原理 5.3.2压电式传感器测量电路 5.3.3压电式传感器的结构 5.3.4压电式传感器的应用

5.3.1压电式传感器工作原理 1.压电效应 （1）正压电效应 （2）逆压电效应 利用逆压电效应可制成多种超声波发生器和压电扬声器。 如图所示是压电效应的示意图。 2.压电材料的分类及特性 压电式传感器中的压电元件材料一般有三类：一类是压电晶体（单晶体）；另一类是经过极化处理的压电陶瓷（多晶体）；第三类是高分子压电材料。 （1）石英晶体 （2）水溶性压电晶体 （3）铌酸锂晶体 （4）压电陶瓷 1）钛酸钡压电陶瓷 2)锆钛酸铅系压电陶瓷 3)铌酸盐系压电陶瓷 （5）压电半导体 （6）高分子压电材料 3.压电元件常用的结构形式 在压电传感器中，常用两片或多片组合在一起使用。如图所示。

在以上两种连接方式中，并联法输出电荷大，本身电容大，因此时间常数也大，适用于测量缓变信号，并以电荷量作为输出的场合。串联法输出电压高，本身电容小，适用于以电压作为输出量以及测量电路输入阻抗很高的场合。 4.压电材料的选择 （1）具有较大的压电常数。 （2）压电元件的机械强度高、刚度大并具有较高的固有振动频率。 （3）具有高的电阻率和较大的介电常数，以期减少电荷的泄露以及外部分布电容的影响，获得良好的低频特性。 （4）具有较高的居里点。。 （5）压电材料的压电特性不随时间蜕变，有较好的时间稳定性。 5.3.2压电式传感器测量电路 1.压电式传感器的等效电路 压电式传感器在受外力作用时，在两个电极表面将要聚集电荷，且电荷相等，极性相反。这时它相当于一个以压电材料为电介质的电容器，其电容量为： 因此，可以把压电式传感器等效成一个与电容相并联的电荷源，如图a所示，也可以等效成一个电压源，如图b所示。 压电式传感器与测量仪表连接，还必须考虑电缆电容Cc，放大器的输入电阻Ri 和输入电容Ci以及传感器的泄露电阻Ra。如图所示压电式传感器完整的等效电路。

第五章压电式传感器

第四节、压电式传感器例题 例5、一只压电式加速度计，供它专用的电缆的长度为1.2m，电缆电容为100pF，压电片本身的电容为100pF。出厂时标定的电压灵敏度为100V/g(g=9.8m/s2度为重力加速度)，若使用中改用另一根长2.9m 例5题图、压电加速度计等效电路 解：将压电式加速度计用电压源来等效，不考虑其泄漏电阻，等效电路如图1.83所示。 输出电压为：U0=UaCa/(Ca+Cc) 式中:Ca为压电片本身的电容，Cc为电缆电容。 当电缆电容变为Cc’时，输出电压将变为:U0′=UaCa/(Ca+Cc′) 在线性范围内，压电式加速度计的灵敏度与输出电压成正比，所以更换电缆后灵敏度变为: K′=SU0′/U0=S(Ca+Cc)/(Ca+Cc′)=100(1000+100)/(1000+300)=84.6V/g 例6、一只x切型的石英晶体压电元件，其d l1=dxx＝2.31×10－12C/N，相对介电常数εr=4.5，横截面积A=5cm2，厚度h=0.5cm。 求：(1)、纵向受Fx=9.8N的压力作用时压电片两电极间输出电压值为多大? (2)、若此元件与高输入阻抗运放连接时连接电缆的电容为Cc=4pF，该压电元件的输出电压 值为多大? 解：(1)、所谓纵向受力，是指作用力沿石英晶体的电轴方向(即X轴方向)。对于x切型的石英晶体压电元件，纵向受力时，在x方向产生的电荷量为： qx=d l1×Fx=2.31×10－12 C/N×9.8N =22.6×10－12C=22.6pC 压电元件的电容量为： Ca=εoεrA/h=8.85×10－12 F/m×4.5×5×10－4 m2/0.5×10－2 m =3.98×10－12F=3.98pF 所以两电极间的输出电压值为：U0=q x/Ca=22.6×10－12 C/3.98×10－12F=5.68V (2)、此元件与高输入阻抗运放连接时，连接电缆的电容与压电元件本身的电容相并联； 输出电压将改变为： U0'=q x/（Ca+Cc）=22.6×10－12C/（3.98×10－12F+4×10－12F）=2.83V 例7、压电式传感器的测量电路如图1.84所示，其中压电片固有电容Ca=1000pF，固有电阻Ra=1014Ω。连线电缆电容Cc=300pF，反馈电容Cf=100pF，反馈电阻Rf=1MΩ。 (1)、推导输出电压U。的表达式。 (2)、当运放开环放大倍数A0=l04时，求：系统的测量误差为多大? (3)、该测量系统的下限截止频率为多大?

压电式传感器

压电式传感器 引言： 压电式传感器，是一种自发电式和机电转换式传感，它基于敏感元件由压电材料制成。压电式传感器可用于力、压力、速度、加速度、振动等许多非电量的测量，可做成力传感器、压力传感器、振动传感器等等量。由于它的一系列突出优点，在工业生产和自动化控制中得到广泛应用。 工作原理： 压电现象是100多年前居里兄弟研究石英时发现的。居里兄弟在研究热电性与晶体对称的关系时，发现压力可产生电效应，即在某些晶体的特定方向加压力时，相应的表面上出现正负的电荷，而且电荷密度与压力大小成正比。一些离子型晶体的电介质(如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等)不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。即： 在这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面(极化面)上出现符号相反的束缚电荷，且其电位移D(在MKS 单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T 成正比;当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。 而压电效应是压电传感器的主要工作原理，因经过外力作用后产生电荷，此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出，并对电信号进行测量得到数据。压电传感器不能用于静态测量所以这决定了压电传感器只能够测量动态的力。 结构分类: 压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，所以压电式传感器大概分类是根据材料分的。目前广泛使用的压电材料有石英，酒石酸钾钠和磷 图1 压电式传感器结构 图2 压电式压力传感器

酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。而现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT 、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，进而产生电动势。 测量电路: 由于压电式传感器的输出电信号很微弱，通常先把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗交换以后，方可用一般的放大检波电路再将信号输入到指示仪表或记录器中。(其中，测量电路的关键在于高阻抗输入的前置放大器。）前置放大器的作用：一是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；二是放大传感器输出的微弱电信号。前置放大器电路有两种形式：一是用电阻反馈的电压放大器，其输出电压与输入电压(即传感器的输出)成正比；另一种是用带电容板反馈的电荷放大器，其输出电压与输入电荷成正比。由于电荷放大器电路的电缆长度变化的影响不大，几乎可以忽略不计，故而电荷放大器应用日益广泛。 实际应用 : 图3 压电晶体 u a u a 图6 等效电路 图4 压电陶瓷

五种常见压力传感器的工作原理及使用方法

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，必优传感下面就简单介绍一些常用压力传感器的工作原理及使用方法。 1、压电式压力传感器： 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 2、陶瓷压力传感器： 陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mv/v 等，可以和应变式传感器相兼容。 3、扩散硅压力传感器： 扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成

正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。 4、蓝宝石压力传感器： 利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。 5、压阻式力传感器： 电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一，金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。 杭州奥仕通自动化系统有限公司成立于2011年，是一家专业提供塑料机械行业自动化系统解决方案的高科技技术企业。公司为意大利杰佛伦（GEFRAN）和法国赛德（CELDUC）在中国大陆地区的核心代理商，主要产品有塑料机械控

压力变送器校准方法

压力变送器就地校准方法 简介：压力变送器就地校准方法就地校准也就是安装现场校准。大量的仪表安装在生产现场，对这些仪表进行现场校准是经常进行的。概述对仪表进行现场校准是仪表日常维修工作的范畴，一般说现场校准仪表只是对示值误差的 ... 压力变送器就地校准方法 就地校准也就是安装现场校准。大量的仪表安装在生产现场，对这些仪表进行现场校准是经常进行的。 概述 对仪表进行现场校准是仪表日常维修工作的范畴，一般说现场校准仪表只是对示值误差的确认。按校准定义，校准工作虽然可以包括对仪表其他计量性能的确认但多数情况下只是对示值误差的确认。 差压变送器就地校准 差压变送器分为气动、电动两大类，炼油、化工、冶金、医药等行业广泛采用差压变送器，大多用来与节流装置配用测量流量，也有的用来测量液位或其他参数。大量的差压变送器服务在生产现场，多数情况校准都在现场进行。 一、工具与仪器 现场校准差压变送器一般不必将变送器拆下，先关闭引压管正、负压阀，打开平衡阀，卸下正、负压排气孔堵头，气压信号可以从变送器正压侧经校表接嘴进入，负压侧通大气。校准用的工具无特殊要求，有常用扳手150mm、200 mm（6、8英寸）及仪表工配用的工具即可。作校准用的标准器，其误差限应是被校表误差限的1/3~1/10。 校准新式压变送器需用的器具如下： 名称 规格及型号 单位 数量 备注 数字压力计

0~160kpa或0~250kpa 台 2 精密电流表 0~30mA 台 1 气源减压阀 只 1 气动定值器 只 1 气源管三通 φ6(φ8) 只 1 胶管 φ6(φ8) 米 电线 若干米

校表接嘴 二、接线 本章提供的仪表校准接线是仪表从运行状态取下的接线。现场不取下仪表校准时可结合实际情况连接，如气动表可不另接气源，电动表可不另接电源等。 1．气动差压变送器校准接线原理图（图4-2-1） 2．电动差压变送器校准接线原理图（图4-2-2） 对于高差压的差压变送器，输入信号可由活塞压力计提供。 现场校表时直接用现场的电源。 三、操作步骤 1．气动差压变送器的校准步骤 （1）基本误差校准 a.关闭引压管正、负压阀，打开平衡阀。 b.按图4-2-1接好校准线路 c.卸去正、负侧排气堵头。 d.用气源钭正、负压室内的残液从排气堵头经放空堵头吹净。 e.打开气源阀供气。 f.经校表接嘴向正压侧排气孔加输入信号。选差压变送器测量范围的0%、25%、50%、75%、100%五个点为标准值进行校准。 g.平移增加信号压力，读取输出各点相应的实测值。 h.使输出信号上升到上限的105%处，停留2分钟左右，使输出信号平稳地减少到最小，读取各点相庆的实测值。 i.计算基本误差： 正行程误差：

压电式传感器技术原理

压电式传感器技术原理 一、引言 压电式传感器是一种将压电效应应用于传感器中的技术，通过压电材料的压电效应将物理量转化为电信号。本文将介绍压电式传感器技术的原理及其应用。 二、压电效应 压电效应是指在某些晶体、陶瓷、聚合物等材料中，当施加力或压力时，会产生电荷分离，从而产生电压。这种材料被称为压电材料，具有压电效应的物理现象被称为压电效应。压电效应的基本原理是由晶体中电荷的位移引起的，该位移与晶体的外形和晶格结构有关。 三、压电式传感器结构 压电式传感器一般由压电材料、电极以及支撑结构组成。压电材料通常是一种压电陶瓷材料，如PZT（铅锆钛石英）或PVDF（聚偏氟乙烯）。电极负责收集和引导产生的电荷，支撑结构用于保持压电材料的形状和稳定性。 四、工作原理 当外界施加力或压力作用于压电材料时，压电材料会发生微小的形变，从而引起电荷的重分布。这些电荷会在电极之间产生电压信号。压电材料的形变和电荷的分布是线性关系的，即外界施加的力越大，产生的电压信号就越大。

五、应用领域 压电式传感器广泛应用于各个领域，如机械工程、声学、气象学等。其中一些典型的应用包括： 1. 压力传感器：通过测量物体受到的压力来监测和控制各种设备和系统。 2. 加速度传感器：用于测量物体的加速度，常用于汽车、航空航天等领域。 3. 声波传感器：利用压电材料的压电效应来转换声波信号为电信号，用于声学测量和通信等领域。 4. 温度传感器：通过测量压电材料的电阻变化来间接测量温度。 5. 振动传感器：用于测量物体的振动频率和振幅，常用于结构健康监测等领域。 六、优缺点 压电式传感器具有以下优点： 1. 高灵敏度：压电材料具有很高的灵敏度，能够感知微小的力或压力变化。 2. 广泛的工作范围：压电式传感器可以在很宽的温度范围内工作。 3. 快速响应：压电材料的响应速度很快，能够实时捕捉到物理量的变化。 4. 耐用性强：压电材料具有较高的机械强度和耐腐蚀性。

压电式传感器的原理及应用

压电式传感器的原理及应用 压电式传感器是一种应用了压电效应的传感器，通过将压电材料置于受力区域，当被测物体发生变形或受力时，压电材料发生形变，从而产生电荷信号，利用该信号来测量被测量的变化情况。 一、压电效应的原理 压电效应是一种物理现象，指在压力或拉伸下，某些晶体（通常是晶体的极性方向）会产生电位差。这种效应被广泛应用于各种传感器中，特别是在加速度计、其它惯性传感器、压力传感器和液位传感器等方面。 二、压电式传感器的原理 压电式传感器通常由压电晶体和测量电路组成。当被测物体发生形变或受力时，压电材料中的极性方向的晶体产生压电效应，导致产生电荷的位移，并与电荷电容匹配的放大器或其他电路连接。由于被测量的变化（压力，成形，位移等）与电荷位移之间存在特定关系，所以可以根据电荷电荷读数来确定被测物体发生变化的精确程度。 三、压电式传感器的应用 由于压电效应具有高灵敏度、高频响应、耐腐蚀、抗干扰等优点，压电式传感器

在各种领域得到广泛应用。 1.压力测量：压电式传感器常用于压力传感器的制造，用于测量汽车轮胎、气缸、油压和空气压力等。 2.振动测量：压电式传感器还可以用于测量机器和车辆的振动水平，以便定位有问题的部件。 3.流量测量：压电式传感器在流量测量中应用广泛，例如在医疗方面测量血流，工业方面可以应用于计算液体的流量。 4.力学测试：压电式传感器的高灵敏度和高频响应特性，在体育、自然科学和工程学中用于测量冲击、震动和变形等量。 5.地震观测：压电式传感器还可以用于地震观测，以便在监测过程中测量地震的振动率。 压电式传感器在上述应用领域中具有重要作用，并与其他类型的传感器如压阻式传感器、光电式传感器、磁性传感器等合作，实现了各种领域的数据测量工作，体现了良好的应用前景。

压电式传感器原理及应用

压电式传感器原理及应用 压电效应是指一些晶体材料在受到外力作用时，会产生电势差和电荷分布不均，即产生电荷偶极矩，从而在外加电场作用下发生形变。常见的压电材料有石英、陶瓷和聚偏氟乙烯等。当压电材料受到外力作用时，材料内部的电荷分布会出现改变，从而产生电势差。此时，可以通过测量电荷或电势差的变化来间接测量外力的大小。 压电式传感器一般由压电材料、电极、保护壳等组成。当外力作用于传感器的压电材料上时，压电材料会产生电荷偶极矩，从而产生电势差。电极用来收集这些电荷，并将信号输出到外部电路中进行处理。为了提高传感器的灵敏度和稳定性，常常在压电材料上覆盖一层薄膜电极以增加电荷的收集效果。 1.声波传感器：压电式传感器可以用来探测声波的压力和振动。在市场上常见的麦克风和扬声器就是基于压电效应工作的传感器。 2.加速度计：压电式传感器可以用来测量物体的加速度和振动，常用于汽车、飞机等交通工具中，以及机械设备中对振动进行监测和控制。 3.压力传感器：压电式压力传感器可以用来测量液体和气体的压力，广泛应用于工业自动化控制、航空航天、汽车工业等领域。 4.应变计：压电应变计可以用来测量物体的形变和变形，广泛应用于材料力学测试、结构工程、土木工程、航空航天等领域。 5.流量计：压电式传感器可以用于测量液体和气体的流量，广泛应用于水务系统、天然气供应系统、石油化工等领域。

在这些应用中，压电式传感器具有灵敏度高、响应速度快、能够直接转换物理量为电信号等优点。然而，也有一些局限性，比如温度对其工作性能的敏感性较高，需要进行温度补偿以提高精度和稳定性。 总结起来，压电式传感器是一种基于压电效应工作的传感器，适用于多个领域，如声波传感、加速度计、压力传感、应变计和流量计等。通过测量压电材料产生的电势差和电荷分布，可以间接测量外力的大小和形变情况。压电式传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点，但同时也有温度敏感性高的限制。

参数检测的一般方法与压力测量

参数检测的一般方法与压力测量 参数检测是指对所研究对象的各项参数进行测定、监测和评估的过程。在工程领域中，参数检测是非常重要的一项任务，可以帮助工程师了解系统的状态和性能，从而为后续的优化、维护和改进工作提供依据。而压力测量则是参数检测中的一个重要方面，通过对压力参数进行测量，可以了解系统的压力状况、识别问题并采取相应的解决措施。本文将介绍一般的参数检测方法和压力测量的基本原理与方法。 一、参数检测一般方法 1. 标定方法：标定是指通过对检测仪器或传感器进行校准，确定其准确度和精确度的过程。标定可以采用国内外标准设备进行比对，得出误差和修正系数，以保证测量结果的准确性。标定的过程包括安装和调整的过程，需要仔细遵循标定设备的操作手册和要求。 2. 检测仪器和传感器的选择：选择合适的检测仪器和传感器对于参数检测的准确性和可靠性至关重要。合适的仪器和传感器应具备对所要测量参数的敏感度、准确性、稳定性和可靠性等特点。同时，还需要考虑功耗、体积、重量等因素，以便满足实际应用的需求。 3. 数据采集和记录：在参数检测的过程中，需要对测量数据进行采集和记录，以便后续的数据分析和处理。数据采集可以采用手动记录、自动记录或远程监测等方式，具体的选择需根据具体情况来确定。 4. 数据分析和处理：数据分析是参数检测的核心环节，通过对测量数据的分析和处理，可以得出系统的状态和性能，并对可

能存在的问题进行识别和评估。数据分析和处理可以采用数学统计方法、数据建模方法、人工智能方法等，具体的选择需根据参数检测的目标和要求来确定。 5. 结果评估和报告：参数检测完成后，需要对检测结果进行评估和报告。评估的过程包括对检测结果的准确性、可靠性和可信度等方面进行评定，报告的内容包括检测目的、方法、结果、结论和建议等。评估和报告的准确性和清晰度对于进一步的工作和决策具有重要意义。 二、压力测量的基本原理和方法 1. 压力测量的基本原理：压力测量是通过使用传感器测量力和面积的乘积来得到的。传感器可以通过压阻效应、应变效应、压电效应等原理来转换压力信号为电信号，再通过电路进行放大和处理，最终得到压力的测量结果。 2. 压力传感器的选择：压力传感器是压力测量中最重要的仪器，其选择要考虑测量范围、精度、输出信号类型、温度特性、机械结构等因素。常见的压力传感器有压阻式、应变式、电容式等。选择合适的压力传感器可以保证测量结果的准确性和可靠性。 3. 压力测量方法：常见的压力测量方法有直接法、间接法和差压法等。直接法是通过直接测量被测物体上的压力来得到压力值。间接法是通过测量被测物体上的其他参数（如液位、重量等）并进行转换计算来得到压力值。差压法是通过测量两个位置之间的压力差来得到压力值，适用于流体介质的测量。 4. 压力测量装置的安装和调试：压力测量装置的安装和调试是确保测量准确性和可靠性的关键。安装时应注意避免外界干扰，保持装置的稳定性和密封性。调试时需要仔细校准传感器的零

压电式传感器

压电式传感器是基于压电效应的传感器，是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受到力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 2压电式传感器的基本原理 2.1 压电效应 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型 5种基本形式，如下图所示。压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这 5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 2.2 压电材料 压电式传感器可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋等。压电陶瓷有属于二元系的钛

压电式传感器设计及应用

压电式传感器设计及应用 压电式传感器是一种将机械能转化为电能的传感器，具有广泛的应用领域和优良的性能。本文将介绍压电式传感器的设计原理、结构和工作原理，并以压力传感器和加速度传感器为例，详细介绍其设计和应用。 压电式传感器的设计原理是基于压电效应，即某些晶体在受到外部压力或应变作用时，会产生电荷分离。压电晶体是压电式传感器的核心组件，常见的压电材料有石英、铅锆酸钛等。当外力作用于压电晶体时，晶体内部的正负离子会发生位移，从而产生电荷。通过检测这些电荷的变化，可以得到外部力的信息。 压电式传感器的结构一般包括压电晶体、电极和外壳。压电晶体通常为薄片状，上下分别贴有电极。当外力作用于晶体时，压电晶体会发生形变，电极上的电荷也会发生变化。电极连接到外部电路中，可以测量到电荷变化，从而得到外力的信息。外壳的作用是保护晶体并提供机械支撑。 压电式传感器的工作原理是利用压电效应和电荷转换原理。当外力施加在压电晶体上时，晶体会发生形变，其中正负离子的位移产生电荷分离。电荷会通过电极导线传输到外部电路中，经过放大和处理后，可以得到外力的信息。压力传感器和加速度传感器是常见的压电式传感器。 压力传感器是测量外部压力的传感器。其设计实现了将传感器外部所受的压力信号转换为电信号输出的功能。具体设计时，将压电晶体固定在一个强大的电绝缘

背板上，并覆盖上一个具有压力通道的弹性膜片，当压力作用于膜片时，晶体会发生形变，从而产生电荷。通过测量电荷的变化，可以得到压力的信息。压力传感器广泛用于工业控制、汽车制造等领域。 加速度传感器是测量加速度的传感器。其设计实现了将传感器外部所受的加速度信号转换为电信号输出的功能。加速度传感器通常由一个或多个压电晶体组成。其中的压电晶体与弹簧连接，当受到外部加速度时，晶体会产生形变，从而产生电荷。通过测量电荷的变化，可以得到加速度的信息。加速度传感器广泛用于机械设备、航空航天等领域。 总结起来，压电式传感器是一种基于压电效应的传感器，具有广泛的应用领域。通过测量压电晶体上的电荷变化，可以得到外部力的信息。压力传感器和加速度传感器是常见的压电式传感器。压电式传感器的设计和应用需要充分考虑压电材料的特性、结构的合理性和外部环境的适应性，以提高传感器的性能和稳定性。随着科技的发展，压电式传感器的应用前景将更加广阔。

电子设计毕业设计-压电式压力传感器的静态标定实验指导书-

实验指导书 压电或压力传感基的静态标定 一、实验目的： 1、熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法； 2、用活塞式压力计标定传感器的电荷灵敏度系数； 二、实验所涉及的一些基本原理： 1、理想数学模型： 准静态载荷（输入信号特征频率远低于传感器固有频率）：输入（压力）和输出（电荷）近似成线性关系（石英压力传感器的线性度较好）； 动态载荷（输入信号特征频率接近甚至高于传感器固有频率）：二阶线性系统模型。 2、真实情况和数学模型之间的偏差： 电荷泄漏：理想模型认为传感器绝缘电阻为无穷大，而真实传感器的绝缘电阻并非无穷大（石英晶体：10”。；压电陶瓷：ioU）Q）,必将导致一定程度的电荷泄漏；另一方面，电荷放大器为了对传感器的微弱信号进行放大，必然要从传感器中取一定电流，从而增加了传感器电荷的泄漏。所以通常的电荷放大器的输入级都具有极高的输入阻抗，并要求设备防潮，以避免由于受潮带来的阻抗下降。但是，由于外加压力而产生的电荷量很少，即使少量的电荷泄漏也会对输出信号造成明显的影响，该影响不可忽略。 电荷放大器的频率响应：对于静标试验，输入载荷的特征频率很低，故对二次仪表（电荷放大器）的低频响应有较高的要求，否则经过二次仪表的高通滤波, 信号将会失真，因此，电荷放大器做定标时，要将下限频率调到较低的数值。 噪声：由于本实验采用的传感器量程很大（100 bar〜300 bar）,而实际教荷只有数个大气压，必然导致得到的信号信噪比较低。但实验表明，以如此小的压力加载，输出信号的噪声幅值依然较小，可以接受。

4U(t) 图1.电荷泄漏对传感器输出的影响（示意图） 三、测试仪器设备 1记忆示波器1台（TDS210）； 2电荷放大器YE5850一台； 3活塞式压力计1台； 4石英压力传感器CY-YD-205 1只。 三、实验要求： 1.熟悉记忆示波器，看清各个调节旋钮的位置，对照说明书了解: （1）调节电压量程、时间量程方法； （2）触发方式、触发电平，触发位置等的设置方法； （3）用光标读取电压、时间值的方法； （4）用TDS-210数据处理程序采集数据的方法。 以上方法的要点将在下面的实验步骤中说明. 2熟悉电荷放大器，看清面板上各种按钮的位置 （1）灵敏度设置、输出设置方法； （2）下限、上限频率设置方法。 以上方法的要点将在下面的试验步骤中说明。 3熟悉活塞式压力计

压力传感器静态标定实验

压力传感器的静态标定实验 一、实验目的要求 1、了解压力传感器静态标定的原理； 2、掌握压力传感器静态标定的方法； 3、确定压力传感器静态特性的参数; 二、实验基本原理 标定与校准的概念 新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定,以确定其基本的静、动态特性,包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等; 例如,对于一个压电式压力传感器,在受力后将输出电荷信号,即压力信号经传感器转换为电荷信号;但是,究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢换句话说,我们测出了一定大小的电荷信号,但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢 这个问题只靠传感器本身是无法确定的,必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系,这个过程就称为标定;简单地说,利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定;具体到压电式压力传感器来说,我们用专用的标定设备,如活塞式压力计,产生一个大小已知的标准力,作用在传感器上,传感器将输出一个相应的电荷信号,这时,再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号,得到电荷信号的大小,由此得到一组输入――输出关系,这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程,如图1所示; 图1 压电式压力传感器输入――输出关系 校准在某种程度上说也是一种标定,它是指传感器在经过一段时间储存或使用后,需要对其进行复测,以检测传感器的基本性能是否发生变化,判断它是否可以继续使用;因此,校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测;在校准过程中,传感器的某些指标发生了变化,应对其进行修正; 标定与校准在本质上是相同的,校准实际上就是再次的标定,因此,下面都以标定为例作介绍; 标定的基本方法 标定的基本方法是,利用标准设备产生已知的非电量如标准力、位移、压力等,作为输入量输入到待标定的传感器,然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较,从而得到一系列的标定数据或曲线;例如,上述的压电式压力传感器,利用标准设备产生已知大小的标准压力,输入传感器后,得到相应的输出信号,这样就可以得到其标定曲线,根据标定曲线确定拟合直线,可作为测量的依据,如图2所示;

JJG 860—94压力传感器(静态)检定规程

压力传感器（静态）检定规程 JJG 860—94 本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所） 郭春山（中国计量科学研究院） 张首君（中国计量科学研究院） 参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所） 目次 一概述 二技术要求 三检定条件 四检定项目和检定方法 五检定结果处理和检定周期 附录1 压力传感器检定记录格式 附录2 检定证书内容格式（1） 附录3 检定证书内容格式（2） 压力传感器（静态）检定规程 本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。 一概述 压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。 按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。 二技术要求 1压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。 表1 2压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。 3压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。压力传感器的名称、

测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。 4差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。 5压力传感器的电源端和信号输出端应有明确的区别标志。 6重复性误差。压力传感器的重复性误差不得大于允许基本误差的绝对值。 7回程误差。压力传感器的回程误差不得大于允许基本误差的绝对值。 8线性误差。压力传感器的线性误差的绝对值不得大于允许基本误差的绝对值。非线性压力传感器对此不作要求。 三检定条件 9 压力标准器 压力标准器选择的基本原则是其基本误差的绝对值应小于被检压力传感器基本误差绝对值的1／3。准确度等级为0.05级的压力传感器允许采用一等标准器（±0.02%）作为压力标准器。 压力标准器可选用工作基准活塞式压力计、工作基准微压计、标准活塞式压力计、标准活塞式压力真空计、气体活塞式压力计、标准浮球式压力计、标准液体压力计、补偿式微压计、数字式压力计、精密压力表及其他相应准确度等级的压力计量标准器。 10 检定设备 10.1激励电源。激励电源应按压力传感器要求配套，除非压力传感器对激励电源稳定性无特殊要求，否则其稳定度应为被检压力传感器允许基本误差绝对值的1／5～1／10，可选用精密稳压电源、稳流电源、干电池或蓄电池等。 10.2读数记录装置。检定压力传感器用的读数记录装置基本误差的绝对值应小于被检压力传感器允许基本误差绝对值的1／5～1／10，可选用数字式电压表、数字式频率计、电流表等。 10.3其他设备。真空计、数字式气压计（或标准气压表）、温度计、湿度计、精密电阻箱等。 10.4与压力标准器配套使用的加压（或抽空）系统应在示值检定范围内连续可调。 11 环境条件 11.1检定时的环境温度视被检压力传感器的准确度等级而定，应符合下列要求： 0.01、0.02级20±1℃ 0.05级20±2℃ 0.1、0.2、0.5级20±3℃ 其他等级20±5℃ 11.2检定前，压力传感器应在检定的环境温度下放置2h以上，方可进行检定。 11.3相对湿度：小于80% 大气压力：86～106kPa 四检定项目和检定方法 12 外观检查 12.1使用中的压力传感器应有前次检定证书，新制造的或修理后的压力传感器应有出厂合格证书。 12.2检查压力传感器的外观应符合本规程第2～5条要求。

(完整word版)压电传感器课程设计

压电式传感器的应用 一：概述 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能, 并使之按照一定规律转换与之对应有用输出信号的元器件或装置，是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为十大技术之创立。 压电式传感器是典型的有源传感器。当压电材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，重量轻，工作频带宽等特点，因此在各种动态力，机械冲击与振动的测量，以及声学，医学，力学，宇航，军事等方面都得到了非常广泛的应用。本文就压电传感器的工作原理和应用做相关介绍。 二：基本原理 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。是一种自发电式和机电转换式传感器，它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 三：应用原理 压电式传感器的应用原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电元件上时，传感器就有电荷输出。由于外力作用在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才

能保存，故需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。 压电元件作为压电式传感器的核心，在受外力作用时，其受力和变形方式大致有厚度变形、长度变形、体积变形和厚度剪切变形等几种形式。最常用的是厚度变形的压缩式和剪切变形的剪切式两种,如图1，图2。压电式传感器本身的阻抗很高，而输出能量较小，为了使压电元件能正常工作，它的测量电路需要接入一个高输入阻抗的前置放大器，主要有两个作用：一是放大压电元件的微弱电信号；二是把高阻抗输入变换为低阻抗输出。 图1厚度变形的压缩式图2环形剪切型 3.1压电效应 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。 图3正压电效应图4逆压电效应