摘要：针对核心传感元件为压电陶瓷圆柱的接触式压电超声传感器,研究了其压电材料特性及器件尺寸对声电转换灵敏度的影响。基于多物理场有限元仿真建立了压电超声传感器模型,计算分析了压电材料特性参数和传感器结构参数变化对传感器在变压器局部放电超声频率范围内声电转换灵敏度和谐振频率的影响,提出了提升声电转换灵敏度的压电传感器结构的设计方法。仿真结果表明,在20~250 kHz频率范围内,压电材料选取PZT-2、直径取6 mm、厚度取12 mm时灵敏度性能最高。在选择传感器的压电材料时,应先选择压电常数d33大的压电材料,再通过对材料进行改性,改变材料的短路弹性顺度常数sE 13和sE 33,实现对传感器谐振频率的调节。最后,对该结构优化的仿真结果进行了实验验证,实验结果与仿真结果相吻合。

摘要：风洞实验中飞行器表面的摩擦力不足空气压力的0.1%,对于小面域、小量程的表面摩擦力测量,存在准确性与力天平可靠性相悖的矛盾。因此,基于杠杆原理及石英的压电效应,该文设计了一种对毫牛级表面摩擦力放大测量的二维力压电传感器,并通过静态标定实验和动态脉冲激励实验分别评价其测试性能。实验表明,该传感器量程可低至50 mN,非线性误差和重复性误差均小于1%,固有频率为2 428 Hz,满足风洞试验中表面摩擦力的测量需求。

摘要：复合材料固化成型工艺是影响树脂基复合材料结构性能的关键之一,因此需要针对其固化过程进行有效在线监测。本文基于压电传感器提出一种超声导波技术和机电阻抗技术相结合的树脂基复合材料固化过程监测方法,研究了超声导波能量与固化时间的关系及机电阻抗共振峰随固化时间的变化规律。研究表明,固化过程中树脂基复合材料结构的超声导波信号幅值和机电阻抗信号共振峰频率均出现先减小后增大并逐渐平稳的趋势,可以体现树脂基复合材料固化过程中的一系列变化。以监测单向碳纤维(T300)/热固性环氧树脂预浸料固化为例,验证压电传感器对复合材料固化的监测方法。T300/热固性环氧树脂复合材料在真空袋压、固化温度为120℃条件下,20 min为凝胶时间点,65 min为固化完成时间点。本研究基于压电固化过程在线监测方法为树脂基复合材料成型工艺的设计和优化提供了基础数据和技术支撑。

摘要：将压电原理用于实现超声振动系统的频率自动跟踪。在振动系统设计中加入压电传感片 ,压电传感片跟随系统振动 ,并产生感应电压。谐振时 ,感应电压达到最大值 ,搜寻感应电压最大值就能实现频率自动跟踪。压电传感器的设计可以采用四端网络法 ,该方法简单实用。为达到最佳灵敏度 ,应该尽可能让压电传感器靠近振动系统节面位置。压电传感器设计简单 ,实现容易 ,跟踪精度高 ,并且稳定可靠。

摘要：自供电可穿戴压电传感设备需要柔韧性和高压电性以满足个性化健康安全管理需求。针对压电陶瓷压电性高、柔性差的特点,本文设计了一种基于多相钛酸钡(BTO)柔性压电陶瓷膜的高性能压电传感器,即多相BTO传感器。无衬底自支撑的多相BTO膜具有优异的柔韧性,厚度为33μm时可实现180°弯曲,厚度为5μm时可在1×10^(4)次弯曲循环中表现出良好的抗弯曲疲劳性。所制备的多相BTO传感器在经过1.2×10^(4)次压电循环测试后仍能保持良好的压电稳定性。基于此传感器的柔韧性、高压电性、可穿戴性、便携性和无电池自供电特性,开发的智能面罩可以实时监测不同频率和振幅的呼吸信号。此外,将传感器安装在手部或肩部,还可以检测到不同的手势和手臂动作。综上,本文开发的多相BTO传感器有望为生理健康和行为活动监测应用开发出便捷高效的可穿戴传感设备。

摘要：基于压电传感器AC192设计了一种信号读取电路,用于桥梁道路以及机械动力系统健康状态监控与检测。该信号读取电路主要用于压电传感器振动时微弱信号的检测,转换成数字信号前进行滤波转换信号的调理等利用MCU控制多路复用开关解决了系统多频段场合使用问题,用加入高通偏置电压方法实现了单电源供电高通有源滤波,从而使整个系统更加稳定。该电路经过实际应用检测,符合现场诊断要求。

摘要：雨天动水压力的存在,不仅造成沥青路面易于出现水损害,加快路面使用性能衰减,而且影响到汽车行驶安全,准确测量动水压力数值的大小是研究其危害的有效途径。介绍压电传感器的基本原理。基于压电传感系统能够保证对结构动态压电数据的连续采集,通过自制的压电传感器和设计的标定与实验方案来分析实时采集的动态压电数据。研究结果表明:动水压力数值随着车速的增大而增加,车速为96 km/h时,动水压力达到0.35 MPa,压电传感器在测量动水压力中的应用将有助于解决或减轻沥青路面的水损害。

摘要：提出了通过提高输油管道泄漏信号的信噪比进而提高泄漏检测的可靠性和灵敏度的方法;在定量分析、比较压阻式压力传感器和压电式动态压力传感器各自信号的特征和信噪比的基础上,提出了基于压电传感器的管道泄漏监测方法。阐述了基于压电传感器的管道泄漏监测、定位原理以及基于MSP430F149单片机的管道泄漏监测仪软、硬件设计方法及实现。现场泄漏检测试验结果表明,基于压电传感器的管道泄漏监测仪可以较好地提高泄漏检测的可靠性和灵敏度。

摘要：爆胎是高速行驶汽车的重要危害。根据爆胎传感器的设计原则,进行了压电传感器的结构设计和制作。根据爆胎和正常泄气压电传感的信号,进行了爆胎特征判别电路的设计,爆胎压电传感器的现场实验表明:该传感器达到了爆胎特征识别的效果,为爆胎后车辆的控制系统及时提供了可靠信号。

摘要：研制了一种以电荷转移器件 (CTD)为核心 ,具有频率特性可随意调节的压电传感器频率特性补偿器。论述了补偿原理、电路设计及其技术难点和相应的解决方法。理论分析与实验表明了该补偿器的有效性、实用性、先进性。