實(shí)驗(yàn)六：壓電式傳感器
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br>1．掌握壓電式傳感器的原理。
2．理解壓電式傳感器的外形和特性。
3．了解壓電加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。
二、實(shí)驗(yàn)原理：
壓電式傳感器是一種典型的有源雙向機(jī)電型傳感器（本實(shí)驗(yàn)中是利用特殊材料的正壓電效應(yīng)，也稱發(fā)電型傳感器）。壓電傳感元件是力敏感元件，在壓力、應(yīng)力、加速度等外力作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)。
三、實(shí)驗(yàn)所需部件：
壓電式傳感器、電荷放大器（電壓放大器）、低頻振蕩器、激振器、電壓/頻率表、主副電源、單芯屏蔽線、示波器。
四、實(shí)驗(yàn)步驟：
1．觀察了解壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)：由PZT雙壓電陶瓷晶片、慣性質(zhì)量塊、壓簧、引出電極組裝于塑料外殼中。
2．差動(dòng)放大器調(diào)零；低頻振蕩器的幅度置于最??；電壓表置于20V檔；差動(dòng)放大器增益調(diào)到最??；直流電源置于4V檔。
3．按圖8接線，低頻振蕩器輸出接“激振II”端，開(kāi)啟電源，調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率與振幅，用示波器觀察低通濾波器輸出波形。
4．適當(dāng)增大差動(dòng)放大器的增益，調(diào)節(jié)W1使電壓表示數(shù)為零。
5．改變低頻振蕩器的頻率，讀出電壓表的示數(shù)，根據(jù)調(diào)節(jié)過(guò)程，畫(huà)出大致的頻率與電壓表示數(shù)的關(guān)系曲線。

壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)電路圖

1．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。
2．接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。
3．穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路。所有單元電路的地均須與電源地相連。
4．做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，懸臂梁振動(dòng)頻率不能過(guò)低（1~3Hz），否則電荷放大器將無(wú)輸出。
5．低頻振蕩器的幅度要適中，盡量避免失真。
6．梁振動(dòng)時(shí)不應(yīng)發(fā)生碰撞，否則將引起波形失真。
7．由于梁的相頻特性的影響，壓電式傳感器的輸出與激勵(lì)一般不是180°，故電壓表示數(shù)有較大的跳動(dòng)，此時(shí)，可以適當(dāng)改變激勵(lì)信號(hào)的頻率，使相敏檢波器輸出的兩個(gè)半波盡可能平衡，以減少電壓表的跳動(dòng)。
六、思考：
1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)臺(tái)的固有頻率，如何估計(jì)？
2．試回答壓電式傳感器的特點(diǎn)。
3．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合壓電式傳感器原理和電壓、電荷放大器原理，式分析引線的分布電容對(duì)電壓放大器和電荷放大器性能有什么影響？