铁电畴越小压电性越强吗,压电与声光( 五 )


压电聚合物换能器在生物医学传感器领域,尤其是超声成像中,获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性,使其易于应用到许多传感器产品中 。1.压电式压力传感器
压电式压力传感器是利用压电材料所具有的压电效应所制成的 。压电式压力传感器的基本结构如右图所示 。由于压电材料的电荷量是一定的 , 所以在连接时要特别注意,避免漏电 。压电式压力传感器的优点是具有自生信号,输出信号大,较高的频率响应,体积?。?结构坚固 。其缺点是只能用于动能测量 。需要特殊电缆,在受到突然振动或过大压力时,自我恢复较慢 。
2.压电式加速度传感器
压电元件一般由两块压电晶片组成 。在压电晶片的两个表面上镀有电极,并引出引线 。在压电晶片上放置一个质量块,质量块一般采用比较大的金属钨或高比重的合金制成 。然后用一硬弹簧或螺栓,螺帽对质量块预加载荷,整个组件装在一个原基座的金属壳体中 。为了隔离试件的任何应变传送到压电元件上去,避免产生假信号输出,所以一般要加厚基座或选用由刚度较大的材料来制造,壳体和基座的重量差不多占传感器重量的一半 。
测量时 , 将传感器基座与试件刚性地固定在一起 。当传感器受振动力作用时,由于基座和质量块的刚度相当大,而质量块的质量相对较?。?可以认为质量块的惯性很小 。因此质量块经受到与基座相同的运动 , 并受到与加速度方向相反的惯性力的作用 。这样,质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上 。由于压电晶片具有压电效应,因此在它的两个表面上就产生交变电荷(电压),当加速度频率远低于传感器的固有频率时,传感器给输出电压与作用力成正比,亦即与试件的加速度成正比,输出电量由传感器输出端引出,输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测试出试件的加速度;如果在放大器中加进适当的积分电路,就可以测试试件的振动速度或位移 。机器人安装接近觉传感器主要目的有以下三个:其一,在接触对象物体之前 , 获得必要的信息,为下一步运动做好准备工作;其二,探测机器人手和足的运动空间中有无障碍物 。如发现有障碍 , 则及时采取一定措施,避免发生碰撞;其三,为获取对象物体表面形状的大致信息 。
超声波是人耳听见的一种机械波,频率在20KHZ以上 。人耳能听到的声音,振动频率范围只是20HZ-20000HZ 。超声波因其波长较短、绕射?。艹晌ㄉ湎卟⒍ㄏ虼?,机器人采用超声传感器的目的是用来探测周围物体的存在与测量物体的距离 。一般用来探测周围环境中较大的物体,不能测量距离小于30mm的物体 。
超声传感器包括超声发射器、超声接受器、定时电路和控制电路四个主要部分 。它的工作原理大致是这样的:首先由超声发射器向被测物体方向发射脉冲式的超声波 。发射器发出一连串超声波后即自行关闭 , 停止发射 。同时超声接受器开始检测回声信号,定时电路也开始计时 。当超声波遇到物体后,就被反射回来 。等到超声接受器收到回声信号后,定时电路停止计时 。此时定时电路所记录的时间 , 是从发射超声波开始到收到回声波信号的传播时间 。
利用传播时间值,可以换算出被测物体到超声传感器之间的距离 。这个换算的公式很简单,即声波传播时间的一半与声波在介质中传播速度的乘积 。超声传感器整个工作过程都是在控制电路控制下顺序进行的 。
压电材料除了以上用途外还有其它相当广泛的应用 。如鉴频器、压电震荡器、变压器、滤波器等 。