25压电式力学传感器总结.pptx

泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 Piezoelectric Sensors泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 主要内容主要内容 2.5.1 压电效应压电效应2.5.2 压电材料压电材料2.5.3 压电式传感器的测量电路压电式传感器的测量电路 2.5.4 压电式传感器的灵敏度压电式传感器的灵敏度 2.5.5 压电式传感器的应用压电式传感器的应用泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器概述概述 压压电电式式传传感感器器是是一一种种自自发发电电式式传传感感器器。它它以以某某些些电电介介质质的的压压电电效效应应为为基基础础，在在外外力力作作用用下下，在在电电介介质质表表面面产产生生电电荷荷，从而实现非电量电测的目的。从而实现非电量电测的目的。压压电电传传感感元元件件是是力力敏敏感感元元件件，它它可可以以测测量量最最终终能能变变换换为为力力的的那那些些非非电电物物理理量量，例例如如动动态态力力、动动态态压压力力、振振动动加加速速度度等等，但但不能用于静态参数的测量不能用于静态参数的测量。压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信噪比大等压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定性高。性高。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 1 1、正、正（顺）（顺）压电效应：压电效应：某某些些电电介介质质，当当沿沿着着一一定定方方向向对对其其施施力力而而使使它它变变形形时时，内内部部就就产产生生极极化化现现象象，同同时时在在它它的的一一定定表表面面上上产产生生电电荷荷，当当外外力力去去掉掉后后，又又重重新新恢恢复复不不带带电电状状态态的的现现象象。当当作作用用力力方方向向改改变变时时，电电荷荷极极性性也也随随着着改变。改变。一、一、压电效应压电效应压电效应演示压电效应演示泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 2 2、逆压电效应、逆压电效应（电致伸缩效应电致伸缩效应）：）：当在电介质的当在电介质的极化方向极化方向施加电场，这些电介质就在施加电场，这些电介质就在一定方一定方向向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。或应力也随之消失的现象。电能电能机械能机械能正压电效应正压电效应逆压电效应逆压电效应压电材料在外力作用下产生的表面电荷常用压电方程描述，为：压电材料在外力作用下产生的表面电荷常用压电方程描述，为：式式中中，qii面面上上的的电电荷荷密密度度(Ccm2)；Qii面面上上的的总总电电荷荷量量（C C）；jj方方向向的的应应力力(Ncm2)；Fjj方方向向的的作作用用力力；dij压压电常数电常数(CN)，(i=1，2，3，j=1，2，3，4，5，6)。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器二、二、压电材料及其特性压电材料及其特性单晶单晶多晶：压电陶瓷，钛酸钡，锆钛酸铅多晶：压电陶瓷，钛酸钡，锆钛酸铅(PZT)(PZT)新型材料新型材料石英晶体石英晶体铌酸锂，钽酸锂铌酸锂，钽酸锂 泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器ZXY(a)(a)石英晶体形状石英晶体形状(一一)、常用压电材料、常用压电材料1、石英晶体、石英晶体 石石英英晶晶体体的的化化学学式式微微SiOSiO2 2,是是单单晶晶体体结结构构，如如图图2-262-26表表示示理理想想几几何何形形状状的的石石英英晶晶体体，它它是是一一个个正六面体晶柱。正六面体晶柱。天然形成的石英晶体外形天然形成的石英晶体外形泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器(1)(1)石英晶体最大特点是石英晶体最大特点是各向异性。各向异性。如上图所示，石英晶体的坐标图：如上图所示，石英晶体的坐标图：Z Z称为光轴；称为光轴；X X称为电轴；称为电轴；Y Y称为机械轴。称为机械轴。从从石石英英晶晶体体上上切切下下一一片片平平行行六六面面体体晶晶体体切切片片，使使它它的的晶晶面面分分别别平平行行于于X X、Y Y、Z Z轴轴，如如图图。并并在在垂垂直直X X轴轴方向两面用真空镀膜或沉银法得到电极面。方向两面用真空镀膜或沉银法得到电极面。图图2-26 2-26 石英切片石英切片(a)(a)石英晶片的切割石英晶片的切割 (b)(b)石英晶片石英晶片a ab b泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器双面镀银并封装双面镀银并封装泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器(2)(2)压电效应压电效应u纵向压电效应纵向压电效应ZXY光轴光轴机械轴机械轴电轴电轴FXFX+(a)(b)XX式式中中：d11压压电电系系数数，与与受受力力方方向向和和变变形形有有关关；qx垂垂直直于于X轴轴平平面面上上的的电电荷荷，Fx沿沿X轴方向施加的作用力轴方向施加的作用力特点：特点：电电荷荷qx的的符符号号表表示示受受压压力力还还是是受拉力；受拉力；切切片片上上产产生生的的电电荷荷多多少少与与切切片片的尺寸无关，即的尺寸无关，即qx与与Fx成正比；成正比；晶晶片片电电荷荷极极性性与与受受力力关关系系如如右右图所示。图所示。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器+(c)(d)FYFYXX特点：特点：沿机械轴方向作用力在沿机械轴方向作用力在晶体产生的电荷与晶体晶体产生的电荷与晶体切片的尺寸有关；切片的尺寸有关；沿沿y y轴作用力所产生的轴作用力所产生的电荷极性与沿电荷极性与沿x x轴作用力轴作用力所产生的电荷极性是相所产生的电荷极性是相反的，见左图。反的，见左图。注：石英晶体并不是在注：石英晶体并不是在任何方向都存在压电效任何方向都存在压电效应应(2(2）压电效应）压电效应u纵向压电效应纵向压电效应式式中中：d11y轴轴方方向向受受力力的的压压电电系系数数，据据石石英英晶晶体体的的对对称称性性，有有d12=-d11；qy垂垂直直于于X轴轴平平面面上上的的电电荷荷，Fy沿沿y轴轴方方向向施施加加的的作作用用力力；L、晶晶体体切切片片的长度、厚度的长度、厚度泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器(b)(a)+-YXXY硅氧离子的排列示意图硅氧离子的排列示意图(a)硅氧离子在硅氧离子在Z Z平面上的投影平面上的投影（b）等效为正六边形排列的投影等效为正六边形排列的投影+(3)石英晶体的压电特性石英晶体的压电特性 石石英英晶晶体体具具有有压压电电效效应应，是是由由其其内内部部结结构构决决定定的的。组组成成石石英英晶晶体体的的硅硅离离子子Si4+和和氧氧离离子子O2-在在Z平平面面投投影影，如如图图(a)。为为讨讨论论方方便便，将将这这些些硅硅、氧氧离离子子等等效效为为图图(b)中中正正六六边边形形排排列列，图图中中“”代代表表Si4+，“”代代表表2O2-。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器当当作作用用力力F FX X=0=0时时，正正、负负离离子子（即即SiSi4+4+和和2O2O2-2-）正正好好分分布布在在正正六六边边形形顶顶角角上上，形形成成三三个个互互成成120120夹夹角角的的偶偶极极矩矩P P1 1、P P2 2、P P3 3，如如图图（a a）所所示示。此此时时正正负负电电荷荷中中心心重重合合，电偶极矩的矢量和等于零，即，电偶极矩的矢量和等于零，即 P P1 1P P2 2P P3 30 0 当当晶晶体体受受到到沿沿X方方向向的的压压力力（FX0；在；在Y、Z方向上的分量为方向上的分量为（P P1 1+P P2 2+P P3 3）Y Y=0 =0 （P P1 1+P P2 2+P P3 3）Z Z=0=0由由上上式式看看出出，在在X X轴轴的的正正向向出出现现正正电电荷荷，在在Y Y、Z Z轴方向则不出现电荷轴方向则不出现电荷。Y+-X(a)FX=0P1P2P3FXXY+FX(b)FX0Y+-X-+FXFXP2P3P1+（P1+P2+P3）X0（P1+P2+P3）Y=0（P1+P2+P3）Z=0 当晶体受到沿当晶体受到沿X X方向的拉力（方向的拉力（F FX X0 0）作用时，其变化情）作用时，其变化情况如图（况如图（c c）。此时电极矩的三个分量为）。此时电极矩的三个分量为在在X X轴的正向出现负电荷，在轴的正向出现负电荷，在Y Y、Z Z方向则不出现电荷。方向则不出现电荷。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器晶晶体体在在Z Z轴轴方方向向力力F FZ Z的的作作用用下下，因因为为晶晶体体沿沿X X方方向向和和沿沿Y Y方方向向所所产产生生的的正正应应变变完完全全相相同同，所所以以，正正、负负电电荷荷中中心心保保持持重重合合，电电偶偶极极矩矩矢矢量量和和等等于于零零。这这就就表表明明，沿沿Z Z(即即光光轴轴)方方向向的的力力F FZ Z作作用用下下，晶晶体体不不产产生压电效应。压电常数：生压电效应。压电常数：泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器2 2 压电陶瓷压电陶瓷(1)压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电效应直流电场直流电场E剩余极化强度剩余极化强度剩余伸长剩余伸长电场作用下的伸长电场作用下的伸长(a)极化处理前极化处理前(b)极化处理中极化处理中(c)极化处理后极化处理后泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 但是，当把电压表接到陶瓷片的两个电极上进行测量时，却但是，当把电压表接到陶瓷片的两个电极上进行测量时，却无法测出陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶瓷片内的极化无法测出陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶瓷片内的极化强度总是以强度总是以电偶极矩电偶极矩的形式表现出来，即在陶瓷的一端出现正束的形式表现出来，即在陶瓷的一端出现正束缚电荷，另一端出现负束缚电荷。由于束缚电荷的作用，在陶瓷缚电荷，另一端出现负束缚电荷。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的电极面上吸附了一层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与片的电极面上吸附了一层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与陶瓷片内的束缚电荷符号相反而数量相等，它起着屏蔽和抵消陶陶瓷片内的束缚电荷符号相反而数量相等，它起着屏蔽和抵消陶瓷片内极化强度对外界的作用。所以电压表不能测出陶瓷片内的瓷片内极化强度对外界的作用。所以电压表不能测出陶瓷片内的极化程度，如图。极化程度，如图。自由电荷自由电荷束缚电荷束缚电荷电极电极电极电极极化方向极化方向陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附的自由电荷示意图的自由电荷示意图泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 如如果果在在陶陶瓷瓷片片上上加加一一个个与与极极化化方方向向平平行行的的压压力力F F，如如图图，陶陶瓷瓷片片将将产产生生压压缩缩形形变变（图图中中虚虚线线），片片内内的的正正、负负束束缚缚电电荷荷之之间间的的距距离离变变小小，极极化化强强度度也也变变小小。因因此此，原原来来吸吸附附在在电电极极上上的的自自由由电电荷荷，有有一一部部分分被被释释放放，而而出出现现放放电电荷荷现现象象。当当压压力力撤撤消消后后，陶陶瓷瓷片片恢恢复复原原状状(这这是是一一个个膨膨胀胀过过程程)，片片内内的的正正、负负电电荷荷之之间间的的距距离离变变大大，极极化化强强度度也也变变大大，因因此此电电极极上上又又吸吸附附一一部部分分自自由由电电荷荷而而出出现现充充电电现现象象。这这种种由由机机械械效效应应转转变变为为电电效效应应，或或者者由由机机械械能能转转变为电能的现象，就是正压电效应。变为电能的现象，就是正压电效应。极化方向极化方向正压电效应示意图正压电效应示意图（实线代表形变前的情况，（实线代表形变前的情况，虚线代表形变后的情况）虚线代表形变后的情况）F泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器同同样样，若若在在陶陶瓷瓷片片上上加加一一个个与与极极化化方方向向相相同同的的电电场场，如如图图，由由于于电电场场的的方方向向与与极极化化强强度度的的方方向向相相同同，所所以以电电场场的的作作用用使使极极化化强强度度增增大大。这这时时，陶陶瓷瓷片片内内的的正正负负束束缚缚电电荷荷之之间间距距离离也也增增大大，就就是是说说，陶陶瓷瓷片片沿沿极极化化方方向向产产生生伸伸长长形形变变（图图中中虚虚线线）。同同理理，如如果果外外加加电电场场的的方方向向与与极极化化方方向向相相反反，则则陶陶瓷瓷片片沿沿极极化化方方向向产产生生缩缩短短形形变变。这这种种由由于于电电效效应应而而转转变变为为机机械械效效应应或或者者由由电电能能转转变变为为机机械能的现象，就是逆压电效应。械能的现象，就是逆压电效应。逆压电效应示意图逆压电效应示意图（实线代表形变前的情况，（实线代表形变前的情况，虚线代表形变后的情况）虚线代表形变后的情况）极化方向电场方向泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器(二二)压电材料的主要特性压电材料的主要特性 1)1)压压电电常常数数：是是衡衡量量材材料料压压电电效效应应强强弱弱的的参参数数，与与压压电电输输出灵敏度有关。出灵敏度有关。2)2)弹弹性性特特性性：压压电电材材料料的的弹弹性性常常数数、刚刚度度决决定定着着压压电电元元件件的固有频率和动态特性。的固有频率和动态特性。3)3)介介电电常常数数：对对于于一一定定形形状状、尺尺寸寸的的压压电电元元件件，其其固固有有电电容容与与介介电电常常数数有有关关；而而固固有有电电容容又又影影响响着着压压电电传传感感器器的的频频率率下下限。限。4)4)机机械械耦耦合合系系数数：在在压压电电效效应应中中，转转换换输输出出能能量量与与输输入入能能量量之之比比的的平平方方根根，是是衡衡量量压压电电材材料料机机电电能能量量转转换换效效率率的的一一个重要参数。个重要参数。5)5)绝绝缘缘电电阻阻：压压电电材材料料的的绝绝缘缘电电阻阻将将减减少少电电荷荷泄泄漏漏，从从而而改善压电传感器的低频特性。改善压电传感器的低频特性。6)6)居里点：是指压电材料丧失压电特性的温度居里点：是指压电材料丧失压电特性的温度泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器三、压电式传感器测量电路三、压电式传感器测量电路1 1 等效电路等效电路具有一定电容的电荷源：具有一定电容的电荷源：等效电容：等效电容：开路电压：开路电压：实际等效电路：实际等效电路：QQ电极电极压电晶体压电晶体Ca(b)(a)压电元件的等效电路压电元件的等效电路泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 实际等效电路：实际等效电路：根据电荷平衡建立方程式：根据电荷平衡建立方程式：又又则：则：两边取拉氏变换：两边取拉氏变换：泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器频率响应函数：频率响应函数：幅频响应函数：幅频响应函数：相频响应函数：相频响应函数：若作用在压电晶片上的，作用力为：若作用在压电晶片上的，作用力为：则相应表面电荷为：则相应表面电荷为：泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器根据线性时不变系统的特性，其稳态输出：根据线性时不变系统的特性，其稳态输出：泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器当当时，时，能能实实现现不不失失真真传传输输。可可见见压压电电元元件件具具有有优优良良的的高高频频特特性性，低低频频特特性性。为为了了改改善善其其低低频频特特性性（降降低低下下限限截截止止频频率率），需需有有较较大大的的R0或或C。而而 ，即即压压电电元元件件需需后后接接高高输输入入阻抗的运算放大器。阻抗的运算放大器。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器三、压电式传感器测量电路三、压电式传感器测量电路2 2 压电元件常用结构形式压电元件常用结构形式 时时间间常常数数大大，动动态态响响应应差差，适适合合于于慢慢变变信信号号的的测测量量。以以电电荷荷量输出的场合。量输出的场合。时时间间常常数数小小，动动态态响响应应好好，适适合合于于快快变变信信号号的的测测量量。以以电电压压输输出出的的场场合。合。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器三、压电式传感器测量电路三、压电式传感器测量电路3 3 测量电路测量电路1)压电传感器对测量电路的要求压电传感器对测量电路的要求:压压电电传传感感器器内内阻阻很很高高，且且信信号号微微弱弱，因因此此，一一般般不不能能直直接接显显示和记录，而需经过二次仪表进行阻抗变换和信号放大。示和记录，而需经过二次仪表进行阻抗变换和信号放大。压电传感器需后接高输入阻抗的前置放大器。压电传感器需后接高输入阻抗的前置放大器。2)前置放大器的作用：前置放大器的作用：阻抗变换阻抗变换(高输入阻抗高输入阻抗 低输出阻抗低输出阻抗 )放大微弱信号放大微弱信号3)前置放大器的形式：前置放大器的形式：电压放大器：电阻反馈；输出电压与输入电压成正比。电压放大器：电阻反馈；输出电压与输入电压成正比。电荷放大器：带电容负反馈的高增益运放；电荷放大器：带电容负反馈的高增益运放；输出电压与输入电荷成正比。输出电压与输入电荷成正比。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器电压放大器电压放大器当当 很高时，输出信号的幅值：很高时，输出信号的幅值：其中其中问问题题：输输出出电电压压与与电电缆缆电电容容有有关关。如如果果电电缆缆电电容容变变化化，灵灵敏敏度也随之变化。度也随之变化。输出：输出：泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器电荷放大器电荷放大器由电荷平衡方程式：由电荷平衡方程式：特特点点：输输出出电电压压与与传传感感器器的的电电荷荷量量近近似似正正比比，且且只只与与反反馈馈电电容容有有关关，不不受受电电缆缆电电容容的影响。的影响。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器五、压电式传感器的灵敏度五、压电式传感器的灵敏度1、电荷灵敏度：、电荷灵敏度：式中：式中：Q电荷量；电荷量；J输入力学量输入力学量测量力测量力F时：时：式中：式中：n晶片数目；晶片数目；dij纵向压电常数纵向压电常数测量加速度时：测量加速度时：式中：式中：m质量块质量；质量块质量；dij纵向压电常数纵向压电常数泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器五、压电式传感器的灵敏度五、压电式传感器的灵敏度1、电压灵敏度：、电压灵敏度：式中：式中：USC输出电压；输出电压；J输入力学量输入力学量测量加速度时：测量加速度时：式中：式中：m质量块质量；质量块质量；dij纵向压电常数纵向压电常数 Ca压电元件的电容压电元件的电容泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器五、压电式传感器的应用五、压电式传感器的应用1、测力；、测力；2、测压力；、测压力；3、测加速度、测加速度六、应用举例六、应用举例1、测力传感器、测力传感器图图2-34 YDS-78型压电式单向动态力传感器型压电式单向动态力传感器泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器123456p2、压电式压力力传感器、压电式压力力传感器1)组成：本体组成：本体(具体结构具体结构)弹性敏感元件弹性敏感元件(一级敏感，膜片一级敏感，膜片)压电转换元件压电转换元件(二级敏感元件，膜片二级敏感元件，膜片)泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器3、加速度传感器、加速度传感器泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 集成压电式传感器集成压电式传感器 是是一一种种高高性性能能、低低成成本本动动态态微微压压传传感感器器，产产品品采采用用压压电电薄薄膜膜作作为为换换能能材材料料，动动态态压压力力信信号号通通过过薄薄膜膜变变成成电电荷荷量量，再再经经传传感感器器内内部部放放大大电电路路转转换换成成电电压压输输出出。该该传传感感器器具具有有灵灵敏敏度度高高，抗抗过过载载及及冲冲击击能能力力强强，抗抗干干扰扰性性好好，操操作作简简便便，体体积积小小、重重量量轻轻、成成本本低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。脉搏计照片脉搏计照片 典型应用：典型应用：脉搏计数探测脉搏计数探测 按键键盘，触摸键盘按键键盘，触摸键盘 振动、冲击、碰撞报警振动、冲击、碰撞报警 振动加速度测量振动加速度测量 管道压力波动管道压力波动 其它机电转换、动态力检测等其它机电转换、动态力检测等 泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器高分子压电材料的应用高分子压电材料的应用1.1.玻璃打碎报警装置玻璃打碎报警装置 将高分子压电测振薄膜将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给动，并将电压信号传送给集中报警系统。集中报警系统。粘贴粘贴位置位置泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器高分子压电材料制作的玻璃打碎传感器高分子压电材料制作的玻璃打碎传感器质量块质量块 将将厚厚约约0.2mm0.2mm左左右右的的PVDFPVDF薄薄膜膜裁裁制制成成1010 20mm20mm大大小小。在在它它的的正正反反两两面面各各喷喷涂涂透透明明的的二二氧氧化化锡锡导导电电电电极极，再再用用超超声声波波焊焊接接上上两两根根柔柔软软的的电电极极引引线线。并并用保护膜覆盖。用保护膜覆盖。使用时，用瞬干胶将其粘贴在玻璃使用时，用瞬干胶将其粘贴在玻璃上。当玻璃遭暴力打碎的瞬间，压电上。当玻璃遭暴力打碎的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷Q Q ，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报警信号。警信号。泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器 将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。滑行道等。2.2.交通监测交通监测 泉州信息学院机电工程系泉州信息学院机电工程系第第2 2章章 压电式力学传感器压电式力学传感器高分子压电电高分子压电电缆的应用演示缆的应用演示 将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约面下约5cm5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。