学习情境四轮胎压力监测仪测量系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,学习情境四：轮胎压力监测仪测量系统,职业能力目标要求：,1,，掌握压电传感器结构原理；,2,，掌握压力测量的主要方法；,3,，能进行压力测量电路的设计；,4,，学会压力测量电路的调试。,1,一、 压电效应,某些晶体，在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现象，相应地在晶体的两个表面产生符号相反的电荷；当外力作用除去时，又恢复到不带电状态。当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变，这种现象称为压电效应。具有压电效应的物质很多，如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。,2,1,、石英晶体的压电效应,石英晶体是一种应用广泛的压电晶体。,3,纵向压电效应产生的电荷为,q,xx,d,xx,F,x,横向压电效应产生的电荷为,根据石英晶体的对称条件,d,XY=,d,XX，,所以,4,石英晶体的每一个晶体单元中，有三个硅离子和六个氧离子，正负离子分布在正六边形的顶角上，如下图所示。当作用力为零时，正负电荷相互平衡，所以外部没有带电现象,而受力后破坏了平衡,就带电了。,5,2,，压电材料,压电材料一般应考虑以下主要特性：,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。,4),具有较高的居里点。居里点高可以得到较宽的工作温度范围。,5),压电特性不随时间蜕变，有较好的时间稳定性。,6,二、结构型式,在压电式传感器中，常用两片或多片组合在一起使用。由于压电材料是有极性的，因此接法也有两种，如下图所示。图,a,为并联接法，图中,b,为串联接法，,a) b),7,三、压力监测电路的设计与制作,1,、原理电路图,8,车内胎被锐物扎破漏气部位的气流声被传声器,BM,接收，转换成电信号，经电容,C2,耦合到晶体三极管,VT,放大，再经耦合电容,C3,、,C4,并由电位器,RP,选择音量后，由,SL31,集成功率放大器充分放大，由耳机,BE,放音。选用,SL31(,或,LA4101),低电压集成功率放大电路，其使用电压可在,24.5V,间选择，现用,3V,工作电源。,9,2,、制作与调试,印制板参考尺寸为,65mm55mm,，可自制。电路板可安装在小盒内，传声器,BM,由屏蔽传声器线单独引出，线长,1.2m,。,在印制电路板非铜箔面装上电池夹。,SL31,集成功率放大器焊在铜箔面。元器件全部焊装后，装上两节电池，旋动电位器,RP,的拨盘，闭合电源开关，把电位器旋到约,1,3,位置处，耳机,BE,中有极轻微的“沙沙”声。,10,如有“扑扑”声出现，说明有自激现象，可调节电阻,R5,，减小,SL31,集成功率放大器的增益，试试能否消除。,调节电阻,R2,，使晶体三极管,VT,的工作电流,Ic,值在,2,3mA,。再调节电阻,R1,，使驻极体传声器,BM,工作状态较佳。,调试时耳机,BE,不必戴在头上，以免突发巨大的声响震伤调试者的耳膜。,11,四、压电传感器的应用,1. YD,型压电式加速度传感器,它的主要优点是；灵敏度高、体积小、重量轻、测量频率上限较高、动态范围大。但易受外界干扰，在测试前需进行各种校验。,12,2.,6100,系列压电加速度计,压电加速度计是以压电晶体做敏感件。体积小、重量轻、输出信号大，固有频率高，可用于测量振动、冲击等信号。,其外形见下图。,13,3. HZ-9508,型测振表,HZ-9508,型测振表是用于旋转机械进行振动测量、简易故障诊断的一种便携式数字显示测振表，用,YD,型压电式加速度传感器作为表头。它除了可测量一般机械振动产生的加速度、速度、位,移等参数外，还具有测量,齿轮、轴承故障产生的高频,加速度值的功能，并具有低,电压监测功能。其外形结构,如右图所示。,14,