Практическое задание №2

Тема: «Исследование работы генераторного датчика».

Цель работы: исследовать принцип действия пьезоэлектрического датчики, научиться рассчитывать параметры и строить статическую характеристику пьезоэлектрического датчика.

Краткие теоретические сведения.

Пьезоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа, в которых входной величиной является сила, а выходной – величина электрического заряда. Работа пьезоэлектрического датчика основана на пьезоэффекте, сущность которого заключается в том, что на гранях некоторых кристаллов при их сжатии или растяжении появляются электрические заряды. Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2 - Экспериментальная схема

Источник питания отсутствует, т.к. пьезоэлектрический датчик BQ является генераторным и сам вырабатывает электрический заряд. Выходной напряжение U_вых снимают с электродов датчика с помощью вольтметра PV.

В ненапряжённом состоянии в пластине пьезоматериала все заряды скомпенсированы, она является электрически нейтральной, и вольтметр PV покажет ноль. При сжатии (растяжении) пластины пьезоматериала с силой F на её противоположных гранях образуются разнополярные электрические заряды, и вольтметр покажет некоторое значение выходного напряжения.

По значению этого напряжения можно определить силу сжатия (растяжения), параметры и характеристики датчика.

Задание.

Определить силу, действующую на пьезоэлектрический датчик; чувствительность (коэффициент передачи) датчика; построить статическую характеристику датчика U_вых=f(F).

В выводе провести анализ проделанной работы.

Исходные данные для расчёта, выбираются в соответствии с порядковым номером по списку, в таблице 2. Если порядковый номер превышает количество вариантов, то выбирается вариант по последней цифре в порядковом номере по списку. Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 2.

Таблица 2

Исходные данные для расчёта по вариантам

Вариант	Чувствительный элемент датчика					Напряжение, снимаемое с выхода датчика, Uвых, В
	Материал	Относительная диэлектрическая проницаемость, ε	Размер граней, D, a x b ∙ 10^-3, м	Толщина, d ∙ 10^-^3, м	Пьезомодуль, dп ∙ 10^-12, Кл/Н
1	Кварц	4,5	25	1	2,31	0,6
2	Сульфат лития	10,3	20	1	18,3	2,4
3	Дегидрофосфад аммония	21,8	15	2	24	3,8
4	Сегнетова соль	250	10	2	172	6,4
5	Титанат бария	1500	5	2	100	3,2
6	Кварц	4,5	20х20	1	2,31	0,8
7	Сульфат лития	10,3	15х20	1	18,3	3,5
8	Дегидрофосфад аммония	21,8	15х15	1	24	1,2
9	Сегнетова соль	250	10х15	2	172	4,3
10	Титанат бария	1500	10х10	2	100	0,7

Контрольные вопросы.

1. Каково назначение электрических датчиков?

2. Что представляет собой пьезоэлектрический датчик?

3. Что измеряет пьезоэлектрический датчик?

4. Опишите принцип действия пьезоэлектрического датчика.

5. Какими достоинствами обладает пьезоэлектрический датчик?

6. Какими недостатками обладает пьезоэлектрический датчик?

7. Что такое коэффициент передачи элемента?

8. Как графически найти коэффициент передачи элемента?

9. Какой вид имеет статическая характеристика пьезоэлектрического датчика?