压电式传感器论文
压力传感器论文压电传感器论文
压力传感器论文压电传感器论文一种用于压力传感器的温度控制系统设计摘要:针对SiC高温MEMS压力传感器易受温度影响,产生零点漂移、测量误差增大等问题,设计了一种温度控制系统,根据科恩-库恩公式建立了系统的数学模型,采用参数自整定PID控制算法,克服了纯PID 控制有较大超调量的缺点,实现了一个温度控制系统。
利用Matlab仿真软件的Similink模块建立系统的仿真模型,通过仿真和测试验证系统满足设计要求。
解决了大温度范围下压力传感器难以补偿的问题,使得压力传感器在高温环境下的应用得以实现,提高了压力传感器的稳定性。
关键词:MEMS; 压力传感器; 温度控制; 零点漂移Design of Temperature Control System for Pressure Sensors GUO Jiang(College of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China) Abstract: A temperature control system for the SiC MEMS pressure sensor is designed as the pressure sensor is susceptible to high temperature, and easy to result in zero drift, and measurement error increase. A mathematical model for the system is established according to Cohen-Coon formula. And finally a temperature control system is achieved with theparameter self-tuning PID control algorithm to overcome the shortcoming of a large overshoot adjustment of pure PID control. The Similink module simulation model was set up by the Matlab Simulation software system. The simulation and testing verifies that the system can meet the design demands. The pressure sensor is hard to be compensated within a large temperature range is solved, with which the application of the pressure sensor in high temperature environments is achieved and the stability of the pressure sensor is improved.Keywords: MEMS; pressure sensor; temperature control; zero drift0 引言在微电子器件领域,针对SiC器件的研究较多,已经取得了较大进展,而在MEMS领域针对SiC器件的研究仍有许多问题亟待解决。
压电式传感器论文
压电式传感器的应用——压电式加速度传感器目录一、摘要.......................................二、引言.......................................三、关键词.....................................四、压电式加速传感器原理.......................五、压电式加速传感器构成.......................六、压电式加速度传感器的灵敏度....................七、等效电路...................................八、应用背景及实例.............................九、总结.......................................一、摘要压电式加速传感器是压电式传感器中应用最广泛的传感器之一。
近年来压电式加速传感器得到了较大的发展，本文重点讲解了压电式加速传感器的原理及构成元件，并对压电式传感器在实际生产生活中的应用做介绍。
二、引言压电效应（piezo electric effect）是由居里兄弟皮尔（P·Curie）与杰克斯（J·Curie）在1880年发现的。
1880年杰克斯在实验室发现了压电性。
起先，皮尔致力于焦电现象（pyroelectriceffect）与晶体对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶体中施以压力会有电性产生。
他们又系统的研究了施压方向与电场强度间的关系，及预测某类晶体具有压电效应。
经他们实验而发现，具有压电性的材料有：闪锌矿、钠氯酸盐、电气石、石英、酒石酸、蔗糖、方硼石、异极矿、黄晶及若歇尔盐。
这些晶体都具有各向异性结构，各向同性材料是不会产生压电性的。
（摘自百度百科）三、关键词压电式加速传感器、压电原理、压电效应、石英、压电陶瓷等。
压电式传感器的发展与应用
压电式传感器的发展与应用压电式传感器是一种基于压电效应工作的传感器，它将外界的压力、振动、加速度等物理量转化为电信号输出，具有高灵敏度、宽频响特性、快速响应速度等优点。
随着科技的不断进步，压电式传感器的发展和应用也越来越广泛。
压电式传感器的发展可以追溯到20世纪初，当时主要应用于水听器和石英晶体振荡器等领域。
20世纪60年代以后，随着电子器件技术的发展，压电式传感器开始得到广泛应用。
目前，压电式传感器已经成为电子测量技术中的一种重要传感器，应用于军事、工业、医疗、环保、航天、汽车等领域。
压电式传感器的应用非常广泛。
在军事领域，压电式传感器可以应用于声纳系统、地震探测、战车装甲监测等方面。
在工业领域，压电式传感器可以应用于压力传感、温度测量、物料流量检测等方面。
在医疗领域，压电式传感器可以应用于心电图监测、血压测量、呼吸检测等方面。
在环保领域，压电式传感器可以应用于噪声监测、震动控制等方面。
在航天领域，压电式传感器可以应用于火箭探测、空间站定位等方面。
在汽车领域，压电式传感器可以应用于车速控制、安全气囊控制等方面。
随着科技的进步和应用领域的不断扩展，压电式传感器在技术上也在不断创新。
目前，压电式传感器不仅仅可以测量静态压力和振动加速度，还可以测量动态压力、温度、流量等多种物理量。
此外，压电式传感器还可以实现智能化和自适应控制，提高传感器的灵敏度和精度。
虽然压电式传感器在应用领域和技术水平上已经取得了很大的进展，但是仍然存在一些问题需要解决。
首先，传感器的灵敏度和线性度需要进一步提高。
其次，传感器的工作温度范围需要扩大，以适应更广泛的应用环境。
再次，传感器的功耗和体积需要进一步减小，以提高系统的可靠性和效率。
综上所述，压电式传感器的发展和应用前景广阔。
随着科技的不断进步，压电式传感器将在更多的领域得到应用，为社会的发展和人类的生活提供更多的便利和可能性。
压电式传感器的国内外现状及发展趋势
硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题题目：压电式传感器的国内外现状与发展趋势学院：自动化工程学院压电式传感器的国内外现状及发展趋势The Current Situation and Tendency ofPiezoelectric Sensor at Home and Aboard毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
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3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘要压电式传感器是一种典型的自发电式传感器。
压力传感器的原理及应用论文
压力传感器的原理及应用论文摘要本论文主要介绍了压力传感器的原理、种类和主要应用。
首先，我们将介绍压力传感器的工作原理，包括压力对传感器的影响以及常见的压力传感器技术。
接下来，我们将讨论压力传感器的主要应用领域，包括工业自动化、医疗设备、汽车工业和航空航天等。
最后，我们将总结压力传感器技术的发展趋势和未来的研究方向。
引言压力传感器是一种用于测量和监测压力变化的装置。
它们在现代工业和科学领域中有着广泛的应用，从汽车工业到航空航天，从医疗设备到环境监测等。
本论文旨在介绍压力传感器的原理和应用，以便读者对该领域有更深入的了解。
压力传感器的工作原理压力传感器是利用一系列物理或机械效应来测量压力的设备。
以下是一些常见的压力传感器原理：1.电阻式压力传感器：电阻式压力传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力。
当压力施加在敏感元件上时，电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以确定压力的大小。
2.压力传感器基于微机电系统（MEMS）的原理：这种压力传感器使用微小的机械结构和敏感元件来测量压力变化。
当压力施加在微机械结构上时，结构的变形将导致电信号的变化，通过测量电信号的变化，可以确定压力的大小。
3.压电式压力传感器：压电式压力传感器利用压电效应来测量压力变化。
当压力施加在压电元件上时，它们会产生电荷积累，通过测量电荷的变化，可以确定压力的大小。
压力传感器的种类根据测量范围和应用需求的不同，压力传感器可以分为多个种类。
以下是几种常见的压力传感器类型：1.绝对压力传感器：绝对压力传感器可以测量相对于真空的绝对压力。
它们通常用于气象监测和高空应用等。
2.相对压力传感器：相对压力传感器可以测量相对于环境压力的相对压力。
它们通常用于工业自动化、流体控制和汽车工业等。
3.差动压力传感器：差动压力传感器可以测量两个压力之间的差异。
它们通常用于流体流量测量和液位测量等。
4.密封式压力传感器：密封式压力传感器具有高防尘和防水性能，适用于恶劣环境下的应用。
压电式传感器原理与应用
压电式传感器原理与应用在寒假里学院给我们留了一些论文题目，希望可以开拓我们的视野。
我对电磁方面比较感兴趣，于是就选了宋老师的压电式传感器原理与应用。
并在网上深入的了解了一下，结合以前所学，完成了这篇报告，写的十分粗浅，只是一些关于压电式传播器的原理和应用前景，望老师指正。
引言：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。
居里兄弟所报道的这些晶体中就有后来广为研究的铁电体酒石酸钾钠（罗息盐）。
1881年Lippman应用热力学原理预言了逆压电效应（converse piezoelectric effect），即电场可以引起与之成正比的应变。
很快这一预言被居里兄弟用实验所证实了。
接着Hankl引入了piezoelectricity（压电性）这个名词。
Voigt应用对称性原理建立了压电性的唯象理论。
他将弹性顺度张量和极化矢量的分量与晶体的对称操作联系起来，得知在32个晶体点群中作为三阶张量的压电常量有哪些张量元不为零，并指出它们之间有什么关系。
在微观理论方面，玻恩和他合作者在晶格动力学的框架内研究了压电效应，并且计算了一些晶体（如闪锌矿）的压电常量。
[1]压电材料的实用化是进一步研究压电效应的推动力。
实用化方面早期有两个奠定性的工作。
第一，1916年郎之万发明了用石英晶体制作的水声发射器和接收器，并用于探测水下的物体。
第二，1918年Cady通过对罗息盐晶体在机械谐振频率附近的特异的电性能研究发明了谐振器。
前者是最早的压电换能器，后者则为压电材料材料在在通信技术和频率控制等方面的应用奠定基础[2]1．压电原理1.1线性状态方程和线性响应系数处理电介质平衡性质的基本理论是线性理论。
该理论成立条件是系统状态相对其初始态的偏离较小，在特征函数对独立变量的展开式中可忽略二次以上的高次项，而在热力学量对独立变量的展开式中可以只取线性项。
压电式传感器的发展与应用
前言：压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。
压电传感元件是力敏感元件，所以它能测量最终能变换为力的那些物理量，例如力、压力、加速度等。
压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点。
近年来，由于电子技术的飞速发展，随着与之配套的二次仪表以及低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。
因此，在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等许多技术领域中获得了广泛的应用。
本文重点介绍压电式传感器的工作原理，在航空发动机中的应用及发展趋势。
关键字：传感器压电效应测振正文：压电式传感器的发展及应用压电式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。
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（见图）。
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。
传感器论文-压电加速度传感器
压电式加速度传感器论文学院工程学院专业电气自动化班级机电0902班学号 0930070135 姓名李政指导教师卫吉良目录目录..........................................................................................................................................一、国内外现状....................................错误！未定义书签。
二、压电加速度传感器原理 (4)1．压电式加速度传感器构成元件......................错误！未定义书签。
2. 压电式加速度传感器幅频特性 (7)3．压电式加速度传感器的灵敏度 (8)三、压电式加速度传感器误差形成因素分析 (9)四、提高压电加速度传感器频响的措施 (10)1.材料结构与设计..................................错误！未定义书签。
02.材料选择问题 (11)五、总结 (12)六、压电式加速度传感器的实际应用 (12)参考文献 (13)压电式加速度传感器目前，国内研制的高冲击压电加速度传感器的性能受材料、结构、工艺和安装等因素的影响，量程和上限频率难以得到提高，从而导致在高冲击下测量的线性度较差。
现在国内研制的压电传感器样机可测量的最大冲击加速度为1 OO,OOOg，安装谐振频率约为9.5kHz，线性度为10%，还不能完全满足工程使用的要求。
因此，为了满足高速碰撞测试和常规触发引信用压电加速度传感器的要求，本文研究提高压电加速度传感器的量程和频响的设计技术，这项技术可应用在钻地武器试验和深层钻地弹引信中。
在核武器飞行试验中，均要进行触地测试，了解核弹头碰地的状况，测量其触地加速度，为其触发引信的设计和验证提供依据。
在常规钻地弹、侵彻弹等武器研究中，均需要大量程高频响的加速度传感器进行测量。
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自动检测换技术
相关知识：
电感式传感器的概述；
电感式传感器的基本工作原理；
电感式传感器的测量转换电路；
典型事例；
电感式传感器的应用领域；
电感式传感器
电感式传感器是一种利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种传感器装置，常用来测量位移、振动、力、应变、流量、加速度等物理量。
电感式传感器是基于电磁感应原理来进行测量的。
电感式传感器的分类
自感型——变磁阻式传感器；
互感型——差动变压器式传感器；
涡流式传感器——自感型和互感型都有；
高频反射式——自感型；
低频透射式——互感型电感式传感器；
电感式传感器的概述：
由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。
这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。
当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。
常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。
在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。
为什么电感式传感器，一般采用差动形式？
采用差动式结构：1、可以改善非线性、提高灵敏度，提高了测量的准确性。
2、电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用，作用在衔铁上的电磁力，由于是两个线圈磁通产生的电磁力之差，所以对电磁吸力有一定的补偿作用，提高抗干扰性。
目录
1 简介
2 特点
3 种类
电感式传感器- 简介
由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。
这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。
当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。
电感式传感器- 特点
①无活动触点、可靠度高、寿命长；
②分辨率高；
③灵敏度高；
④线性度高、重复性好；
⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；
⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；
⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；
⑧不适用于高频动态测量。
电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。
电感式传感器- 种类
常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。
在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸
力所造成的附加误差。
变间隙型电感传感器
这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻（图1）。
它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。
δ一般取在0.1～0.5毫米之间。
变面积型电感传感器
这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积（即磁通截面）随被测量的变化而改变,从而改变磁阻（图2）。
它的灵敏度为常数，线性度也很好。
螺管插铁型电感传感器
它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。
其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。
衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。
这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作。
电感式传感器的基本工作原理
电感式传感器是由LC振荡器、开关电路及放大输出电路三大部分组成。
振荡器产生一个交变磁场。
当外界的金属性导电物体接近这一磁场，并达到感应区时，在金属物体内产生涡流，从而导致振荡衰减，以致停振。
振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。
电感式接近传感器工作原理电路图
接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件。
它利用位移传感器对所接近物体具有的敏感特性达到识别物体接近并输出开关信号的目的，因此，通常又把接近传感器称为接近开关。
电感式接近传感器是一种利用涡流感知物体接近的接近开关。
它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成，如图所示。
感知敏感元件为检测线圈，它是振荡电路的一个组成部分，在检测线圈的工作面上存在一个交变磁场。
当金属物体接近检测线圈时，金属物体就会产生涡流而吸收振荡能量，使振荡减弱直至停振。
振荡与停振这两种状态经检测电路转换成开关信号输出。
图:电感式接近传感器工作原理框图
典型事例：
1. 高频反射式测位移传感器—电感传感器的应用
高频(>1MHz)激励电流产生的高频磁场作用于金属板的表面，由于集肤效应，在金属板表面将形成涡电流。
与此同时，该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈自感L或阻抗ZL的变化。
线圈自感L或阻抗ZL的变化与距离该金属板的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流i及角频率ω等有关。
若只改变距离δ而保持其它参数不变，则可将位移变化转换为线圈自感变化，通过测量电路转换为电压输出。
高频反射式涡流传感器多用于位移测量。
2 低频透射式测位移传感器—电感传感器的应用
发射线圈ω1 和接收线圈ω2 分别置于被测金属板材料G 的上、下方。
由于低频磁场集肤效应小，渗透深，当低频(音频范围)电压e1加到线圈ω1的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板材料G,使线圈ω2产生感应电动势e2。
但由于涡流消耗部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板材料G越厚时，损耗的能量越大，输出电动势e2越小。
因此，e2的大小与G的厚度及材料的性质有关，试验表明，e2随材料厚度h的增加按负指数规律减少,如图所示，因此，若金属板材料的性质一定，则利用e2的变化即可测量其厚度。
3 零件计数—电感传感器的应用
电感式传感器的应用领域
带有模拟输出的电感式接近传感器是一种测量式控制位置偏差的电子信号发生器，其用途非常广泛。
例如：可测量弯曲和偏移；可测量振荡的振幅高度；可控制尺寸的稳定性；可控制定位；可控制对中心率或偏心率。
电感传感器还可用作磁敏速度开关、齿轮龄条测速等，该类传感器广泛应用于纺织、化纤、机床、机械、冶金、机车汽车等行业的链轮齿速度检测，链输送带的速度和距离检测，齿轮龄计数转速表及汽车防护系统的控制等。
另外该类传感器还可用在给料管系统中小物体检测、物体喷出控制、断线监测、小零件区分、厚度检测和位置控制等。
光电传感器原理传感器类型传感器原理传感器的应用
电感式传感器。