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振動(dòng)傳感器
壓電膜最早應(yīng)用之一就是小提琴的拾音器。后來,吉布森吉它公司用壓電膜做成鞍形弦碼拾音器裝在弦碼內(nèi)推出了一系列的聲學(xué)吉它。這種拾音器的非常高的保真度引出了一系列的振動(dòng)傳感和加速度計(jì)應(yīng)用。
樂器拾音器
目前，壓電膜在吉它拾
音器的應(yīng)用有四種設(shè)計(jì)方案：
第一種是厚膜的，壓迫式應(yīng)
力型（在弦碼下）設(shè)計(jì)；第
二種是低成本的加速度計(jì)；
另外二種為接觸式麥克風(fēng)，
一種是包在插在弦碼內(nèi)的鞍
形上，另外一種是粘在樂器
上的拾音器。由于材料的Q值低，沒有陶瓷拾音器的自諧振問題。
屏蔽請參看圖57的折疊方案，熱的一面就是折起來后的內(nèi)側(cè)的稍窄的電極。由于屏蔽是用壓電材料構(gòu)成，所以折疊技術(shù)可提供比其他屏蔽法較高的拾音靈敏度，傳統(tǒng)屏蔽層可以很容易地以多層壓電膜，粘膠及屏蔽箔制成。
機(jī)器監(jiān)控
屏蔽壓電膜傳感器在樂器中表現(xiàn)出的高保真度導(dǎo)致了機(jī)器監(jiān)測用的振動(dòng)傳感器的開發(fā)。在其最簡單的模式中，壓電膜振動(dòng)傳感器基本上就像動(dòng)態(tài)應(yīng)變片一樣。壓電膜不需要外部電源，但發(fā)出的信號(hào)比應(yīng)變片放大后的信號(hào)還要大。一個(gè)典型的壓電膜傳感器產(chǎn)生的電壓信號(hào)比箔片式應(yīng)變片大四個(gè)數(shù)量級(jí)，比半導(dǎo)體式的高二個(gè)數(shù)量級(jí)，壓電薄膜應(yīng)變片的頻率響應(yīng)也十分優(yōu)越。
高靈敏度是由于壓電膜材料的形狀所致，小的材料厚度意味著非常小的橫截面積，因此，非常小的縱向力就可以在材料內(nèi)產(chǎn)生非常大的應(yīng)力。
壓電膜傳感器可以貼裝在振動(dòng)表面上監(jiān)測振動(dòng)結(jié)構(gòu)的頻率和幅度。這種傳感器比普通的應(yīng)變片覆蓋較大面積，因此，為得出有意義的結(jié)果，應(yīng)在均勻的應(yīng)變場中做直接的比較。很明顯，點(diǎn)式傳感器總有需要它的地方,盡管小傳感器的電容較小,還要在設(shè)計(jì)上考慮附加因素。采用傳統(tǒng)的電荷放大器，或因?yàn)樾盘?hào)電平相對高而采用高阻抗場效應(yīng)管緩沖電路都可以達(dá)到幾分之一赫茲的工作頻率。
軸承磨損檢測器
一種經(jīng)過屏蔽的壓電膜傳感器已經(jīng)被用來監(jiān)測軸承的磨損和破碎現(xiàn)象。這種傳感器是用環(huán)氧樹脂永久性地粘在軸承套外表面上。由于質(zhì)量小，外形小，可以作軸承的內(nèi)置無損探傷傳感器，而不用浪費(fèi)時(shí)間對加速度計(jì)做定期故障檢修。
風(fēng)機(jī)氣流傳感器
一種層壓梁式傳感器在管道氣流中用作離心風(fēng)機(jī)的故障傳感器。由紊流效應(yīng)造成的傳感器內(nèi)大約100Hz的振動(dòng)測出氣流的存在。沒有氣流時(shí),信號(hào)消失,觸發(fā)電路工作。傳感器和開關(guān)點(diǎn)路是采用TL084四組套的雙場效應(yīng)管運(yùn)算放大器構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)為80mV。傳感器的可靠性是關(guān)鍵特性，但由于它實(shí)際上并不受任何應(yīng)力，因此工作壽命是無限制的。
斷紗傳感器
紡織廠需對成千上萬條紗線進(jìn)行斷紗
監(jiān)測。一旦漏檢就會(huì)導(dǎo)致大量的材料報(bào)廢，而
生產(chǎn)這些材料的勞動(dòng)費(fèi)用是要超出其制造
費(fèi)用的。跌落開關(guān)，就是當(dāng)斷紗時(shí)，開關(guān)
的接點(diǎn)閉合，十分不可靠。纖維屑會(huì)塞住
開關(guān)的接點(diǎn)，這樣就產(chǎn)生不出輸出信號(hào)來
。而壓電膜振動(dòng)傳感器是裝在很薄的鋼片
上，監(jiān)測著紗線滑過鋼片時(shí)磨擦所產(chǎn)生的聲音信號(hào)，類似小提琴的弦(圖58)，一旦停止振動(dòng)，就即刻觸發(fā)機(jī)器停機(jī)。
自動(dòng)售貨機(jī)傳感器
將加屏蔽層的壓電膜動(dòng)態(tài)應(yīng)變片貼裝在出貨槽下面檢驗(yàn)產(chǎn)品的售出。非碰撞所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)發(fā)出一個(gè)“故障”告警信號(hào)。第二種應(yīng)用就是投幣機(jī)，由壓電膜器件對硬幣計(jì)數(shù)。傳感器確認(rèn)所贏得的硬幣,使賭徒們不敢隨意虛假投訴社備故障。在售票配票機(jī)中，用梁式壓電膜器件進(jìn)行出票計(jì)數(shù)。
加速度計(jì)
MSI公司壓電技術(shù)的許多振動(dòng)傳感
器應(yīng)用的一個(gè)自然產(chǎn)物就是加速度計(jì)。
這些加速計(jì)設(shè)計(jì)基于很傳統(tǒng)的壓電陶
瓷和壓電聚合物材料。基本材料的選
擇可使產(chǎn)品為特定用途而訂制。表6
列出了MSI加速度計(jì)產(chǎn)品系列的主要
規(guī)格。
與很傳統(tǒng)的傳感器一樣，這些加速度計(jì)可配置為壓縮式設(shè)計(jì)或是梁式設(shè)計(jì)。壓縮式設(shè)計(jì)的加速度計(jì)通常有較高的諧振頻率，提供較寬的有用頻帶。因此,它們的靈敏度往往較低。MSI的ACH01~XX壓縮式設(shè)計(jì)加速度計(jì)的內(nèi)視圖如圖59所示。
另一方面，梁式設(shè)計(jì)的加速度計(jì)往往有
較低的諧振頻率和有用頻帶，但有較高
的靈敏度。梁式設(shè)計(jì)加速度計(jì)還有另一
個(gè)很有趣的特性：只用一個(gè)采用MSI的
“Origami”梁式專利技術(shù)（“Origami”
是日語，意思是折紙工藝）的單片式感
應(yīng)單元通過取向來感應(yīng)多軸加速度。帶
Origami感應(yīng)單元的ACH~04~08~05梁式
設(shè)計(jì)加速度計(jì)的內(nèi)部視圖如圖60所示。
為了降低系統(tǒng)成本和簡化使用，所有MSI加速度計(jì)包含了一些集成電子傳感器接口。ACH~01加速計(jì)產(chǎn)品系列和ACH~04~08~05多軸加速計(jì)都使用了簡單的JFET阻抗緩沖器。對這些傳感器，JFET偏置和信號(hào)處理在設(shè)備的外部完成。其余的ACH~04~08多軸加速計(jì)產(chǎn)品系列使用專用ASIC（特定用途集成電路）提供阻抗匹配、增益和信號(hào)處理。可對系統(tǒng)增益、輸出類型（模擬或數(shù)字量）和輸出軸進(jìn)行編程（通過芯片上的EEPROM）使傳感器可簡單地為特定用途而配置。為使功耗最小,也包括一個(gè)SLEEP模式。
ACH~01系列產(chǎn)品通常被用于要求有寬頻帶、高靈敏度、低噪聲和低成本的應(yīng)用中。這類應(yīng)用包括：揚(yáng)聲器反饋和控制系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)、拾音器、機(jī)械狀態(tài)和泵監(jiān)測系統(tǒng)以及醫(yī)療人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測。
ACH~04~08產(chǎn)品系列，由于其性能性較寬，而被用于很多種用途，例如計(jì)算機(jī)硬盤震動(dòng)感應(yīng)、揚(yáng)聲器反饋和控制系統(tǒng)、家用電器故障監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、汽車系統(tǒng)、醫(yī)療人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)、運(yùn)輸損壞和材料搬運(yùn)監(jiān)測系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、振動(dòng)開關(guān)和地震斷路開關(guān)。對多軸測量加速度或振動(dòng)的OEM應(yīng)用，使用ACH-04-08是最理想的。
精量電子公司持續(xù)開發(fā)并改善其加速度計(jì)產(chǎn)品系列。有關(guān)這些產(chǎn)品或想訂制我們的其它產(chǎn)品，細(xì)節(jié)請與精量電子公司聯(lián)系。
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