實驗六：壓電式傳感器
一、實驗目的：
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．了解壓電加速度計的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。
二、實驗原理：
壓電式傳感器是一種典型的有源雙向機電型傳感器（本實驗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，從而實現(xiàn)非電量的電測。
三、實驗所需部件：
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、實驗步驟：
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，開啟電源，調(diào)節(jié)振動頻率與振幅，用示波器觀察低通濾波器輸出波形。
4．適當增大差動放大器的增益，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)過程，畫出大致的頻率與電壓表示數(shù)的關(guān)系曲線。

壓電式傳感器實驗電路圖

1．實驗前應(yīng)檢查實驗接插線是否完好，連接電路時應(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)導線斷裂。
3．穩(wěn)壓電源不要對地短路。所有單元電路的地均須與電源地相連。
4．做此實驗時，懸臂梁振動頻率不能過低（1~3Hz），否則電荷放大器將無輸出。
5．低頻振蕩器的幅度要適中，盡量避免失真。
6．梁振動時不應(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一般不是180°，故電壓表示數(shù)有較大的跳動，此時，可以適當改變激勵信號的頻率，使相敏檢波器輸出的兩個半波盡可能平衡，以減少電壓表的跳動。
六、思考：
1．根據(jù)實驗結(jié)果，可以知道振動臺的固有頻率，如何估計？
2．試回答壓電式傳感器的特點。
3．根據(jù)實驗數(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電壓放大器和電荷放大器性能有什么影響？