傳感器力和壓力的檢測(cè)

傳感器力和壓力的檢測(cè)第1頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月項(xiàng)目三、力與壓力的檢測(cè)[項(xiàng)目描述]力普遍存在于日常生活中。在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，力更是起著重要的作用。在生產(chǎn)過(guò)程中，壓力檢測(cè)與調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，例如鍋爐蒸汽和水的壓力監(jiān)控；煉油廠減壓蒸餾需要的低于大氣的真空壓力檢測(cè);在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究中，為了研究發(fā)動(dòng)機(jī)性能，必須測(cè)量過(guò)渡態(tài)的壓力變化；電力系統(tǒng)中油路壓力的測(cè)量和控制等。對(duì)壓力監(jiān)控是保證工藝要求、生產(chǎn)設(shè)備和人身安全，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所必須的。檢測(cè)力的傳感器主要有電阻應(yīng)變式傳感器、壓電式傳感器、電容式傳感器、壓阻式傳感器、電感式傳感器等，本項(xiàng)目主要介紹電阻應(yīng)變式和壓電式測(cè)力傳感器。第2頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[技能要點(diǎn)]學(xué)會(huì)識(shí)別一般的電阻應(yīng)變式傳感器、壓電式傳感器，了解電阻應(yīng)變式傳感器和壓電式傳感器的基本結(jié)構(gòu)和材料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握電阻應(yīng)變式傳感器的使用方法，掌握電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路的調(diào)試方法。第3頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

[知識(shí)要點(diǎn)]

了解電阻應(yīng)變式傳感器、壓電式傳感器的基本結(jié)構(gòu)、材料，掌握直流電橋的平衡條件及電壓靈敏度，熟悉電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法。學(xué)習(xí)電阻應(yīng)變式、壓電式傳感器在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。第4頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單元一電阻應(yīng)變片測(cè)力單元目標(biāo)：通過(guò)本訓(xùn)練熟悉電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和種類，掌握應(yīng)變片測(cè)量力的工作原理，掌握直流電橋的工作原理和有關(guān)特性，熟悉電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路的工作調(diào)零和調(diào)節(jié)靈敏度的方法。第5頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月任務(wù)一：認(rèn)識(shí)應(yīng)變片及彈性敏感元件

電阻應(yīng)變片（也稱應(yīng)變計(jì)或應(yīng)變片）是電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，它是一種電阻傳感器，主要由彈性敏感元件或試件、電阻應(yīng)變片和測(cè)量轉(zhuǎn)換電路組成。它是把應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化，再用相應(yīng)的測(cè)量電路將電阻轉(zhuǎn)換成電壓輸出的傳感器。利用電阻應(yīng)變式傳感器可以直接測(cè)量力，也可以間接測(cè)量位移、形變、加速度等參數(shù)。常用的電阻應(yīng)變片有電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。第6頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一、應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。由電工學(xué)可知，金屬絲電阻R可用下式表示：式中ρ──電阻率，Ω·m；l──電阻絲長(zhǎng)度，m；A──電阻絲截面積，m2。（3－1）第7頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向施加均勻力時(shí)，上式中ρ、r、l

都將發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。即得到以下結(jié)論：金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí)，長(zhǎng)度增加，而截面積減少，電阻值會(huì)增大；當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小，而截面增加，電阻值會(huì)減小。阻值變化通常較小。第8頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)1:

理解應(yīng)變效應(yīng)

取一根細(xì)電阻絲，兩端接上一臺(tái)31/2位數(shù)字式歐姆表（分辨率為1/2000），記下其初始阻值（）。當(dāng)我們用力將該電阻絲拉長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其阻值略有增加為（）。測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變、力的傳感器就是利用類似的原理制作的。第9頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)驗(yàn)證明，電阻應(yīng)變片的電阻應(yīng)變?chǔ)臨=?R/R與電阻應(yīng)變片的縱向應(yīng)變?chǔ)舩的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即（3－2）式中?R/R──電阻應(yīng)變片的電阻應(yīng)變；K──電阻絲的靈敏度。第10頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

式（3-2）中的εR代表了被測(cè)件在應(yīng)變片的應(yīng)變。嚴(yán)格來(lái)講，由于試件與應(yīng)變片之間存在蠕變等影響，所以應(yīng)變片與試件這兩者的應(yīng)變是有差異的，但差異并不很大，工程上允許忽略，但卻存在一大弱點(diǎn)，就是靈敏度低,一般為2.0～3.6。第11頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-1電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

電阻應(yīng)變片的典型結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，由敏感柵、基底、覆蓋層和引線等部分組成。二、電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、材料

電阻應(yīng)變片的典型結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，由敏感柵、基底、覆蓋層和引線等部分組成。第12頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

無(wú)論哪種形式的金屬應(yīng)變片，對(duì)敏感柵的金屬材料都有以下基本要求：1.靈敏系數(shù)要大，且在所測(cè)應(yīng)變范圍內(nèi)保持不變；2.ρ要大而穩(wěn)定，以便于縮短敏感柵長(zhǎng)度；3.抗氧化、耐腐蝕性好，具有良好的焊接性能；4.電阻溫度系數(shù)要?。?.機(jī)械強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。第13頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、電阻應(yīng)變片的分類

按電阻應(yīng)變片敏感柵材料不同，可分為金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。如圖3-2為幾種不同類型的電阻應(yīng)變片。

圖3-2電阻絲應(yīng)變片結(jié)構(gòu)形式.（a)絲式應(yīng)變片；(b)箔式應(yīng)變片；(c)半導(dǎo)體應(yīng)變片1—基底；2—應(yīng)變絲或半導(dǎo)體；3—引出線；4—焊接電極；5—外引線第14頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路（一）直流電橋平衡條件當(dāng)RL→∞時(shí)，電橋輸出電壓為第15頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）電壓靈敏度

R1為電阻應(yīng)變片，R2、R3、R4為電橋固定電阻，這就構(gòu)成了單臂電橋。(3-5)第16頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月n=1時(shí)，為最大值

當(dāng)電源電壓E和電阻相對(duì)變化量一定時(shí)，電橋的輸出電壓也是定值，與各橋臂電阻阻值大小無(wú)關(guān)。(3-6)(3-7)第17頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）非線性誤差及其補(bǔ)償方法圖3-4差動(dòng)電橋(a)半橋;(b)全橋第18頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、如圖3-4(b)所示，全橋差動(dòng)電路1、如圖3－4（a)半橋電橋輸出電壓為

(3-10)

(3-9)（3-8）

第19頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法1.補(bǔ)償塊補(bǔ)償法圖3-5補(bǔ)償塊補(bǔ)償法圖3-5(a)電橋輸出電壓Uo與橋臂參數(shù)的關(guān)系為(3-11)第20頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3-12)工程上，一般按R1=RB=R3=R4選取橋臂電阻。當(dāng)溫度升高或降低?t=t-to時(shí)，兩個(gè)應(yīng)變片因溫度相同而引起的電阻變化量相等，電橋仍處于平衡狀態(tài)，即若此時(shí)被測(cè)試件有應(yīng)變的作用，則工作應(yīng)變片電阻R1有新的增量?R1，而補(bǔ)償片不承受應(yīng)變，故不產(chǎn)生新的增量，此時(shí)電橋輸出電壓為由上式可知，電橋的輸出電壓Uo僅與被測(cè)試件的應(yīng)變電阻有關(guān)，而與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)。(3-13)(3-14)第21頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

若要實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償，上述分析過(guò)程必須滿足以下4個(gè)條件：（1）在應(yīng)變片工作過(guò)程中，保證R3=R4。（2）R1和RB兩個(gè)應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù)α、線膨脹系數(shù)β、應(yīng)變靈敏系數(shù)K和初始電阻值Ro。（3）粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊材料和粘貼工作片的被測(cè)試件材料必須一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同；粘貼工作應(yīng)變片和補(bǔ)償應(yīng)變片的粘結(jié)劑必須相同。（4）兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場(chǎng)。第22頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．橋路自補(bǔ)償法

當(dāng)測(cè)量橋路處于雙臂半橋和全橋工作方式時(shí)，電橋相鄰兩臂受溫度影響，同時(shí)產(chǎn)生大小相等，符號(hào)相同的電阻增量而互相抵消，從而達(dá)到橋路溫度自補(bǔ)償?shù)哪康摹５?3頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、彈性敏感元件的

基本特性

物體因外力作用而改變?cè)瓉?lái)的尺寸或形狀稱為變形，如果在外力去掉后能完全恢復(fù)其原來(lái)的尺寸和形狀，那么這種變形稱為彈性變形，具有這種特性的物體稱為彈性元件。在傳感器中用于測(cè)量的彈性元件稱為彈性敏感元件。第24頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

彈性敏感元件的輸入量與輸出量之間的關(guān)系稱為彈性敏感元件的基本特性。彈性敏感元件的基本特性包括剛度、靈敏度、彈性滯后和彈性后效等。1.剛度剛度是使彈性敏感元件產(chǎn)生單位變形所需要的外部作用力。(或壓力)其表達(dá)式為第25頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.靈敏度

靈敏度是剛度的倒數(shù)，它表示彈性敏感元件在承受單位輸入量(力、壓力等)時(shí)所產(chǎn)生的變形大小，一般用K表示，即(3-16)第26頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．常見(jiàn)的彈性敏感元件的類型

（1）彈簧管

常見(jiàn)的壓力彈簧管有單圈彈簧管（又稱包端管、波登管或C型管）、多圈（螺旋）彈簧管和S型彈簧管。

彈簧管的結(jié)構(gòu)通常是一種彎成圓弧形的空心扁管，其橫截面為橢圓形或扁圓形，其開(kāi)口端與接口焊接在一起，其自由端封閉。當(dāng)被測(cè)壓力的介質(zhì)進(jìn)入彈簧管內(nèi)腔時(shí)，其自由端產(chǎn)生位移，此位移通過(guò)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針，從而指示出壓力。

螺旋彈簧管能產(chǎn)生特別大的位移，故多用于壓力記錄式儀表，而S形彈簧管其端部能產(chǎn)生直線位移，所以多用于較高壓力的測(cè)量。

第27頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（2）膜片及膜盒

膜片是一種沿外緣固定的片形測(cè)壓彈性敏感元件，按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片。

平膜片是具有一定厚度的扁平面圓形薄片，多用于測(cè)量變動(dòng)壓力，在遠(yuǎn)傳壓力表和差壓變送器上常見(jiàn)到這種位移很小的膜片。

波紋膜片是一種壓有環(huán)狀同心波紋的圓形薄膜，其波紋的數(shù)目、形狀、尺寸及分布視膜片用途與測(cè)量范圍而定。

膜盒是將兩個(gè)金屬膜片對(duì)合，并將其外緣焊接而成的測(cè)壓彈性敏感元件。膜盒按內(nèi)腔與大氣是否連通分為開(kāi)口、閉口兩類，并可根據(jù)不同需要，以不同方式將多個(gè)膜盒串聯(lián)在一起，組成膜盒組。第28頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）波紋管

波紋管是一種具有軸對(duì)稱、圓筒形、等間距環(huán)狀波紋、能沿軸向伸縮的測(cè)壓彈性敏感元件。它在軸向力、橫向力和彎矩作用下都能產(chǎn)生相應(yīng)的位移，因此在許多技術(shù)領(lǐng)域中都能得到應(yīng)用。第29頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)2：認(rèn)識(shí)幾個(gè)彈性敏感元件圖3-7金屬波紋管

第30頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第31頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)減壓閥圖3-10減壓閥結(jié)構(gòu)圖第32頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

圖3-11電阻應(yīng)變式紗線張力測(cè)試裝置

1、電阻應(yīng)變式紗線張力測(cè)量

在紗線加工過(guò)程中，隨著紗線張力變化，懸臂梁相應(yīng)地產(chǎn)生與張力成比例的應(yīng)變，而使電阻應(yīng)變片產(chǎn)生相應(yīng)的變形，并輸出相應(yīng)的ΔR/R，因而破壞了電橋平衡，由此輸出放大的電壓信號(hào)。此電壓信號(hào)再經(jīng)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀放大、檢波、濾波后，輸出一個(gè)放大的并與應(yīng)變成比例的電壓信號(hào)，最終由函數(shù)記錄儀在感光紙上描繪成脈沖圖形。第33頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-12筒式壓力傳感器

2、筒式壓力傳感器

當(dāng)被測(cè)壓力與應(yīng)變管的內(nèi)腔相通時(shí)，應(yīng)變管部分產(chǎn)生應(yīng)變，在薄壁筒上貼2片應(yīng)變計(jì)做工作片，實(shí)心部分貼2片應(yīng)變計(jì)做溫度補(bǔ)償應(yīng)變片。沒(méi)有壓力作用時(shí)，這4片應(yīng)變片構(gòu)成的全橋處于平衡；當(dāng)外部壓力作用于應(yīng)變管內(nèi)腔時(shí)，圓管發(fā)生形變，使全橋失去平衡。這種壓力傳感器測(cè)量范圍在106Pa～107Pa或更高的壓力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，使用面寬，在測(cè)量火炮、炮彈、火箭的動(dòng)態(tài)壓力方面得到了廣泛應(yīng)用。第34頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、膜片壓力式傳感器

測(cè)量氣體或液體壓力的膜片式壓力傳感器如圖3-12所示。圓形膜片的固定方式，可采用如圖3-12所示嵌固形式，也可以采用與外殼做成一體的形式。膜片壓力傳感器的工作原理是，當(dāng)氣體或液體壓力作用在彈性元件膜片的承壓面上時(shí)，膜片變形，使粘貼在膜片另一面的電阻應(yīng)變片隨之形變，并改變阻值。這時(shí)測(cè)量電路中的電橋失去平衡，產(chǎn)生輸出電壓。圖3-11中所示貼在圓筒內(nèi)壁上的應(yīng)變片為溫度補(bǔ)償應(yīng)變片。第35頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-14組合式壓力式傳感器4、組合式壓力傳感組合式壓力傳感器用于測(cè)量小壓力，結(jié)構(gòu)圖如圖3-14所示，由波紋膜片、膜盒、波紋管等彈性敏感元件構(gòu)成。電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在梁的跟部感受應(yīng)變。當(dāng)元件感受壓力后，推動(dòng)推桿使梁變形，從而使電阻應(yīng)變片隨之變形，并改變阻值。懸臂梁的剛性較大，用于組合式壓力傳感器，可以提高測(cè)量的穩(wěn)定性，減小機(jī)械滯后。第36頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、力和扭矩傳感器下圖所示列出了幾種力和扭矩傳感器的彈性敏感元件。拉伸應(yīng)力作用下的細(xì)長(zhǎng)桿和壓縮應(yīng)力作用下的短粗圓柱體如圖所示。測(cè)量時(shí)都可以在軸向布置一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)變片，在圓周方向上布置同樣數(shù)目的應(yīng)變片。后者拾取符號(hào)相反的橫向應(yīng)變，從而構(gòu)成差動(dòng)式。彎曲梁和扭轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)變片也均可購(gòu)成差分式，如圖c、d所示。另外用環(huán)狀彈性敏感元件測(cè)拉(壓)力也是較普遍的，如右圖所示。第37頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-16應(yīng)變式加速度傳感器6、應(yīng)變式加速度傳感器

應(yīng)變式加速度傳感器如圖3-16所示。它由端部固定并帶有慣性質(zhì)量塊m的懸臂梁及貼在梁跟部的應(yīng)變片、基座及外殼等組成。應(yīng)變式加速度傳感器是一種慣性式傳感器。測(cè)量時(shí)，根據(jù)所測(cè)振動(dòng)體的方向，將傳感器粘貼在被測(cè)部位。當(dāng)被測(cè)點(diǎn)的加速度沿圖中所示箭頭方向時(shí)，懸臂梁自由端受慣性力F=ma的作用，質(zhì)量塊m向加速度a相反的方向相對(duì)于基座運(yùn)動(dòng)，使梁發(fā)生彎曲變形，應(yīng)變片電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生輸出信號(hào)，輸出信號(hào)大小與加速度成正比。第38頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)4：認(rèn)識(shí)幾種應(yīng)變式傳感器第39頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月任務(wù)二：了解應(yīng)變片的應(yīng)用活動(dòng)1：模擬電子稱實(shí)驗(yàn)電路

電子稱是將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的稱重傳感器。電子臺(tái)秤不僅能快速、準(zhǔn)確地稱出商品的重量，用數(shù)碼顯示出來(lái)，而且具有計(jì)算器的功能，使用起來(lái)更加方便。下面的實(shí)驗(yàn)為模擬電子稱實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電阻應(yīng)變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握電阻應(yīng)變式傳感器的使用方法。3、掌握電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路的調(diào)試方法。第41頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬應(yīng)變片傳感器實(shí)驗(yàn)電路二、實(shí)驗(yàn)器材1、鐵架臺(tái)2、燒瓶夾3、刮胡刀片4、透明塑料杯5、502膠水6、如圖3-17所示金屬箔式應(yīng)變片，標(biāo)稱電阻值為120Ω2只7、細(xì)塑料套管8、棉紗線9、檢測(cè)面板表PA(量程199.9μA)10、砝碼11、3V和6V直流電源12、150電阻1只100Ω電阻2只47Ω電阻1只13、電位器1.5K1只電位器100Ω14、導(dǎo)線若干金屬應(yīng)變片傳感器的結(jié)構(gòu)圖第42頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、金屬應(yīng)變片傳感器如圖3-17所示2、測(cè)量電路如圖3-18所示四、實(shí)驗(yàn)步驟1、金屬箔式應(yīng)變片的兩條金屬引出線分別套上細(xì)塑料套管后，用502膠水把兩片應(yīng)變片分別粘貼在刮胡刀片(1/2片)正反中心位置上，敏感柵的縱軸與刀片縱向一致。2、用鐵架臺(tái)上的燒瓶夾固定住刮胡刀片傳感頭根部及上面的引線，另一端懸空，吊掛好棉紗線的“吊斗”。3、按圖3-18連接好電路。

4、接通電源E穩(wěn)定一段時(shí)間后，先將靈敏度調(diào)節(jié)電位器RP1的電阻值調(diào)至最小，此時(shí)電橋檢測(cè)靈敏度最高。5、再仔細(xì)調(diào)節(jié)零點(diǎn)電位器RP2，使檢測(cè)面板表PA的讀數(shù)恰好為零，電橋平衡。第43頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、在“吊斗”中輕輕放入20g砝碼，調(diào)節(jié)靈敏度電位器RP1，使面板表讀數(shù)為一個(gè)整數(shù)值，例如2.0μA，靈敏度標(biāo)定為0.1μA/g。7、最后，檢測(cè)電子秤稱量的線性，在“吊斗”內(nèi)繼續(xù)放入多個(gè)20g砝碼，檢測(cè)面板表分別顯示4.0、6.0、8.0μA，說(shuō)明傳感器測(cè)力線性好。8、如果電子秤實(shí)驗(yàn)電路靈敏度達(dá)不到0.1μA/g，可將電橋供電電壓提升到6V，靈敏度倍增。第44頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月知識(shí)鞏固

一、填空1.導(dǎo)體、半導(dǎo)體應(yīng)變片在應(yīng)力作用下電阻值發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為（）效應(yīng)。2.電阻應(yīng)變片在實(shí)際應(yīng)用中，常用的兩種補(bǔ)償方法是（）和（）。3.如圖3-3所示，電橋平衡條件為（）。二、選擇1.通常用應(yīng)變式傳感器測(cè)量（）。A.溫度B.密度C.加速度D.電阻2.電橋測(cè)量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)化為（）的輸出。A.電阻B.電容C.電壓3.根據(jù)工作橋臂不同，電橋可分為（）。A.半橋單臂B.半橋雙臂C.全橋輸入D.全選第45頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、判斷1.電阻應(yīng)變片主要有金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類。（）2.按供橋電源性質(zhì)不同，橋式電路可分為交流電橋和直流電橋電路。（）四、簡(jiǎn)答題1.什么是應(yīng)變效應(yīng)？2.何謂電阻應(yīng)變傳感器？3.應(yīng)變片為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？第46頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、計(jì)算題如圖3-19為一直流應(yīng)變電橋。圖中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，試求：（1）R1為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)R1的增量為ΔR1=1.2Ω時(shí)，電橋輸出電壓Uo=？（2）R1、R2都是應(yīng)變片，且批號(hào)相同，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小相同，其余為外接電阻，電橋輸出電壓Uo=？（3）題（2）中，如果R2與R1感受應(yīng)變的極性相反，且ΔR1=ΔR2=1.2Ω，電橋輸出電壓Uo=？圖3-19直流應(yīng)變電橋第47頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單元二：壓電傳感器測(cè)力單元目標(biāo)：通過(guò)本單元的訓(xùn)練，了解壓電元件的材料，熟悉壓電元件的基本工作原理，掌握壓電元件的連接方法，，掌握壓電元件的應(yīng)用。第48頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月任務(wù)一：壓電傳感器測(cè)力應(yīng)用訓(xùn)練

壓電傳感器的工作原理是基于某些電介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)，是典型的無(wú)源傳感器。當(dāng)介質(zhì)材料受力作用而變形時(shí)，其表面會(huì)產(chǎn)生電荷，由此而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量。壓電傳感器體積小，重量輕，工作頻帶寬，是一種力敏傳感器件，它可測(cè)量各種動(dòng)態(tài)力，也可測(cè)量最終能變換為力的那些非電物理量，如壓力、加速度、機(jī)械沖擊與振動(dòng)等。本章除介紹晶體的壓電效應(yīng)與壓電材料，壓電傳感器測(cè)量電路外，重點(diǎn)介紹壓電傳感器的應(yīng)用。第49頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、基本工作原理（一）、壓電效應(yīng)壓電現(xiàn)象是100多年前居里兄弟研究石英時(shí)發(fā)現(xiàn)的。某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┘恿Χ蛊渥冃螘r(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上會(huì)產(chǎn)生異號(hào)電荷，當(dāng)外力消失后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷極性也隨之改變。當(dāng)在電介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)（或電致伸縮效應(yīng)）。壓電式力傳感器都是利用壓電材料的正壓電效應(yīng)。第50頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）、壓電材料自然界中的大多數(shù)晶體具有壓電效應(yīng)，但壓電效應(yīng)十分明顯的并不多。天然形成的石英晶體、人工制造的壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇等材料是壓電效應(yīng)性能優(yōu)良的壓電材料。壓電材料基本上可分為三大類：壓電晶體、壓電陶瓷和有機(jī)壓電材料。壓電晶體是一種單晶體，例如，石英晶體、酒石酸鉀鈉等；壓電陶瓷是一種人工制造的多晶體，例如：鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈮酸鍶等；有機(jī)壓電材料屬于新一代的壓電材料，其中較為重要的有半導(dǎo)體和高分子壓電材料。壓電半導(dǎo)體有氧化鋅（ZnO）、硫化鋅（ZnS）、碲化鎘（CdTe）、硫化鎘（CdS）、碲化鋅（ZnTe）和砷化鎵（GaAs）等。第51頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-20天然石英晶體

1.石英晶體天然石英(SiO2)晶體如圖所示，它是一個(gè)正六面體，在它上面有三個(gè)坐標(biāo)軸。石英晶體中間棱柱斷面的下半部分，其斷面為正六面形。z軸是晶體的對(duì)稱軸，稱它為光軸。在該軸方向沒(méi)有壓電效應(yīng)，x軸稱為電軸，垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著；y軸稱為機(jī)械軸，在電場(chǎng)的作用下，沿此軸方向的機(jī)械變形最顯著。如果從石英晶體上切割出一個(gè)平行六面體，如圖所示，稱為壓電晶片，在垂直于光軸的力（Fy或Fx）作用下，晶體會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象，并且其極化矢量是沿著電軸。即電荷出現(xiàn)在垂直于電軸的平面上。第52頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-21晶片電荷極性與受力方向的關(guān)系

在沿著電軸x方向力的作用下，產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為縱向壓電效應(yīng)；而把沿機(jī)械軸y方向力的作用下，產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為橫向壓電效應(yīng)。當(dāng)沿光軸z方向受力時(shí)，晶體不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。在壓電晶片上，產(chǎn)生電荷的極性與受力的方向有關(guān)系。圖3-20給出了電荷極性與受力方向的關(guān)系。若沿晶片的x軸施加壓力Fx，則在加壓的兩表面上分別出現(xiàn)正負(fù)電荷，如圖3-21（a）所示。若沿晶片的y軸施加壓力Fy時(shí)，則在加壓的表面上不出現(xiàn)電荷，電荷仍出現(xiàn)在垂直x軸的表面上，只是電荷的極性相反。如圖3-21（c）所示，若將x、y軸方向施加的壓力改為拉力，則產(chǎn)生電荷的位置不變，只是電荷的極性相反。如圖3-21（b）、（d）所示。值得注意的是縱向壓電效應(yīng)與元件尺寸無(wú)關(guān)，而橫向壓電效應(yīng)與元件尺寸有關(guān)。第53頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.壓電陶瓷

與石英晶體不同，壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，屬于鐵電體一類的物質(zhì)。壓電陶瓷內(nèi)部的晶體有有一定的極化方向，從而存在一定電場(chǎng)。在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，原始的壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零，呈電中性，不具有壓電特性。在陶瓷上施加外電場(chǎng)時(shí)，材料得到極化。外電場(chǎng)越強(qiáng)，就有更多的電疇更完全地轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)方向。當(dāng)外電場(chǎng)去掉時(shí)，剩余極化強(qiáng)度很大，這時(shí)的材料才具有壓電特性，第54頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-22鈦酸鋇壓電陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)圖3-23壓電陶瓷壓電原理

極化處理后陶瓷材料內(nèi)部存在有很強(qiáng)的剩余極化，當(dāng)陶瓷材料受到外力作用時(shí)。電疇的界限發(fā)生移動(dòng)，電疇發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而引起剩余極化強(qiáng)度的變化，因而在垂直于極化方向的平面上將出現(xiàn)極化電荷的變化。如圖3-23所示，即極化面上將出現(xiàn)極化電荷的變化。這種因受力而產(chǎn)生的由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象，就是壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)。電荷量的大小與外力成正比關(guān)系。第55頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（三）、壓電材料的主要特性指標(biāo)1.壓電系數(shù)d：它表示壓電材料產(chǎn)生電荷與作用力的關(guān)系。它是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，它直接關(guān)系到壓電元件的輸出靈敏度。一般用單位作用力產(chǎn)生電荷的多少來(lái)表示，單位為C/N(庫(kù)侖/牛頓)2.彈性常數(shù)：壓電材料的彈性常數(shù)、剛度是決定其固有頻率和動(dòng)態(tài)的重要參數(shù)。3.介電常數(shù)：這是決定壓電晶體固有電容的主要參數(shù)，而固有電容影響傳感器工作頻率的下限值。4.機(jī)械耦合系數(shù)：衡量壓電材料機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)，其值等于轉(zhuǎn)換輸出能量（如電能）與輸入能量（如機(jī)械能）之比的平方根。5.電阻R：它是壓電晶體的內(nèi)阻，它的大小決定其泄露電流。6.居里點(diǎn)：壓電材料的溫度達(dá)到某一值時(shí)，便開(kāi)始失去壓電特性，這一溫度稱為居里點(diǎn)或居里溫度。第56頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3－17）

二．壓電式傳感器的測(cè)量電路1．壓電式傳感器的等效電路由壓電元件的工作原理可知，壓電式傳感器可以看作一個(gè)電荷發(fā)生器。同時(shí)，它也是一個(gè)電容器，晶體上聚集正負(fù)的電荷的兩表面相當(dāng)于電容的兩個(gè)極板，極板間物質(zhì)等效于一種介質(zhì)，則其電容量為第57頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3－18）因此，壓電傳感器可以等效為一個(gè)與電容器Ca串聯(lián)的電壓源Ua，如圖3-24（a）所示；也可以等效為一個(gè)與電容器并聯(lián)的電荷源q，如圖3-24（b）所示。電壓Ua，電荷量q和電容量Ca這三者的關(guān)系為第58頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓電傳感器的開(kāi)路U與其產(chǎn)生的電荷q和其本身的電容量C有關(guān)，即在理想情況下，傳感器的絕緣電阻Ra與前置放大起的輸入Ri為無(wú)窮大，即

時(shí)，放大器輸入電壓幅值為式中，Uim為輸入電壓的最大值；Fm為作用力的最大值。(3-20)(3-19)

2．壓電式傳感器的測(cè)量電路常用的前置放大器主要有電壓放大器和電荷放大器兩種類型。（1）電壓放大器一般情況下，電壓源要求前置放大器的電壓靈敏度不隨工作頻率降低，將Ra與Ri，Ca與Ci并聯(lián)，得出第59頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3-21)

由式（3-21）可見(jiàn)，電荷放大器的輸出電壓僅與輸入電荷量和反饋電容有關(guān)，電纜電容等其他因素可忽略不計(jì)，這是電荷放大器的特點(diǎn)。圖3-26電荷放大器等效電路

（2）電荷放大器如圖3-26電荷放大器等效電路所示，電荷放大器實(shí)際上是一個(gè)具有反饋Cf的高增益運(yùn)算放大器電路。當(dāng)放大器的電壓放大倍數(shù)A遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1時(shí)，經(jīng)推導(dǎo)可得第60頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、壓電式傳感器及其應(yīng)用壓電元件結(jié)構(gòu)及組合形式壓電傳感器中，為了提高靈敏度，壓電材料通常采用兩片或兩片以上黏合在一起。因?yàn)殡姾傻臉O性關(guān)系，電元件有串聯(lián)和并聯(lián)兩種接法，如圖3-27所示，圖(a)為并聯(lián)，適用于測(cè)量緩慢變化的信號(hào)，并以電荷為輸出量；圖(b)為串聯(lián)，適用于測(cè)量電路有高輸入阻抗，并以電壓為輸出量。圖3-27壓電元件的兩種接法第61頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖3-28所示給出了壓電元件的結(jié)構(gòu)與組合形式。按壓電元件形狀分，有圓形、長(zhǎng)方形、片狀形、柱形和球殼形；按元件數(shù)分，有單晶片、雙晶片和多晶片；按極性連接方式分，有串聯(lián)如圖3-28(a)所示，和并聯(lián)如圖3-28(f)(i)所示。圖3-28壓電元件的結(jié)構(gòu)與組合形式。第62頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓電式傳感器主要應(yīng)用類型

表中列給出了壓電傳感器的主要應(yīng)用類型。目前它們已經(jīng)在工業(yè)、民用和軍事方面得到廣泛應(yīng)用,但其中用得最多的還是力敏類型。第63頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.壓電式傳感器應(yīng)用

壓電效應(yīng)是某些介質(zhì)在力的作用下產(chǎn)生形變時(shí)，在介質(zhì)表面出現(xiàn)異種電荷的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，這種束縛電荷的電量與作用力成正比，而電量越多，相對(duì)應(yīng)的兩表面電勢(shì)差（電壓）也越大。例如用壓電陶瓷將外力轉(zhuǎn)換成電能的特性，可以生產(chǎn)出不用火石的壓電打火機(jī)、煤氣灶打火開(kāi)關(guān)、炮彈觸發(fā)引信等。此外，壓電陶瓷還可以作為敏感材料，應(yīng)用于擴(kuò)音器、電唱頭等電聲器件；用于壓電地震儀，可以對(duì)人類不能感知的細(xì)微振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并精確測(cè)出震源方位和強(qiáng)度，從而預(yù)測(cè)地震，減少損失。利用壓電效應(yīng)制作的壓電驅(qū)動(dòng)器具有精確控制的功能，是精密機(jī)械、微電子和生物工程等領(lǐng)域的重要器件。第64頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)壓電式力傳感器壓電式傳感器是以壓電元件為轉(zhuǎn)換元件，輸出電荷與作用力成正比的力－電轉(zhuǎn)換裝置。常用的形式為荷重墊圈式，它由基座、蓋板、石英晶片、電極以及引出插座等組成。如示的是YDS-78型壓電式單向力傳感器的結(jié)構(gòu)，它主要用于頻率變化不太高的動(dòng)態(tài)力的測(cè)量。被測(cè)力通過(guò)傳力上蓋使壓電元件受壓力作用而產(chǎn)生電荷。由于傳力上蓋的彈性形變部分的厚度很薄，只有0.1～0.5mm，因此靈敏度很高。第65頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)壓電式加速度傳感器

圖3-30是一種壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖，他主要由壓電元件、質(zhì)量塊、預(yù)壓彈簧、基座及外殼組成。整個(gè)部件裝在外殼內(nèi)，并由螺栓加以固定。當(dāng)加速度傳感器和被測(cè)物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，壓電元件受質(zhì)量塊慣性力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，此慣性力是加速度的函數(shù)，即圖3-30壓電式加速度傳感器式中：

F—質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力；

m—質(zhì)量塊的質(zhì)量；

a—加速度。此慣性力F作用于壓電元件上，因而產(chǎn)生電荷q，當(dāng)傳感器選定后，m為常數(shù)，則傳感器輸出電荷為第66頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)壓電式金屬加工切削力測(cè)量傳感器圖示是利用壓電陶瓷傳感器測(cè)量刀具切削力的示意圖。由于壓電陶瓷元件的自振動(dòng)頻率高，特別適合測(cè)量變化劇烈的載荷。圖中壓電傳感器位于車刀前部的下方，當(dāng)進(jìn)行切削加工時(shí)，切削力通過(guò)刀具傳給壓電傳感器，壓電傳感器將切削力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，記錄下電信號(hào)的變化可測(cè)得切削力的變化。第67頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(4)壓電式玻璃破碎報(bào)警器BS-D2壓電式傳感器是專門(mén)用于檢測(cè)玻璃破碎的一種傳感器，它利用壓電元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來(lái)感知玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波。傳感器把震動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓輸出，輸出電壓經(jīng)過(guò)放大、濾波、比較等處理后提供給報(bào)警系統(tǒng)。BS-D2壓電式玻璃破碎傳感器的外形及內(nèi)部電路如圖3-32所示。傳感器的最小輸出電壓為100mV，最大輸出電壓為100V，內(nèi)阻抗為15～20kω。玻璃破碎報(bào)警可廣泛用于文物保管、貴重商品保管及其它商品柜臺(tái)保管等場(chǎng)合。第68頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(5)雨滴傳感器雨滴傳感器由振動(dòng)板、壓電元件、放大電器、殼體及阻尼橡膠構(gòu)成，如圖3-33所示。振動(dòng)板的功用是接收雨滴沖擊的能量，壓電元件把從振動(dòng)板傳遞來(lái)的變形傳換成電壓。當(dāng)壓電元件上出現(xiàn)機(jī)械變形時(shí)，在兩側(cè)的電極上就會(huì)產(chǎn)生電壓，如圖3-35所示。所以，當(dāng)雨滴落到振動(dòng)板上時(shí)，壓電元件產(chǎn)生電壓大小與加到振動(dòng)板上的雨滴能量成正比，一般為5mV至300mV。第69頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-36血壓計(jì)傳感器(6)血壓計(jì)傳感器電子血壓計(jì)通過(guò)在捆扎布內(nèi)部安裝的傳感元件，把血液流過(guò)血管中產(chǎn)生的“克隆脫克潑”音變換成電信號(hào)。血液的流動(dòng)與捆扎布的氣壓有關(guān)。輸出電壓隨著血液流動(dòng)的變化而變化，從該值可知道血壓值，也可以測(cè)量脈搏數(shù)，圖3-36（a）表示它的構(gòu)造，（b）表示其檢測(cè)波形。第70頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(7)樂(lè)器傳感元件樂(lè)器傳感元件如圖所示。把壓電元件特殊的阻尼材料夾住，存放在一個(gè)外殼中。由于壓電元件的衰減時(shí)間快，固有共振頻率低，因此能夠得到清楚而柔和的回授音，右圖是元件的頻率特性。傳感器安裝在吉他的軀體部位是，由于能夠檢測(cè)到弦振動(dòng)引起的軀體的共振，經(jīng)放大從揚(yáng)聲器中傳播出演奏。第71頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)幾種壓電式傳感器（a）柱狀壓電陶瓷（b）管狀壓電陶瓷（c）矩形壓電陶瓷片（d）壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器（e）壓電陶瓷超聲傳感器（f）壓電陶瓷超聲霧化片第72頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（i)電荷型加速度計(jì)(j)壓電式測(cè)力傳感器（k）電壓輸出型加速度計(jì)（g）壓電陶瓷蜂鳴片（h）壓電陶瓷大功率超聲換能器圖3-39(2)壓電式傳感器第73頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)2：壓電式壓力傳感器實(shí)驗(yàn)電路

在圖示的傳感開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)電路中，接通電源時(shí)，電容器C極板兩端電壓為零，與之相連的場(chǎng)效應(yīng)管控制柵板極G的偏壓為零，這時(shí)VT（），其漏源電流把紅色發(fā)光二極管（）。當(dāng)用小的物體，例如火柴桿從10cm高度自由下落砸到壓電陶瓷片上時(shí)，SP產(chǎn)生負(fù)向脈沖電壓，通過(guò)二極管VD1向電容器C充電，VT的控制柵極加上負(fù)偏壓，并超過(guò)3DJ6H所需要的夾斷電壓-9V，這時(shí)VT（），紅色發(fā)光二極管（）。二極管VD2旁路SP在碰撞結(jié)束后，隨著電容器C上的電壓由于元器件漏電而逐漸降低，小于夾斷電壓(絕對(duì)值)，VT處于（）狀態(tài)，產(chǎn)生漏源電流，紅色發(fā)光二極管逐漸（），最終電路恢復(fù)到初始狀態(tài)。第74頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月知識(shí)鏈接

1880年著名物理學(xué)家比埃爾?居里發(fā)現(xiàn)了晶體的壓電效應(yīng)，但壓電效應(yīng)的定量數(shù)據(jù)的獲得，是嚴(yán)濟(jì)慈深入研究并精確測(cè)量給出的。嚴(yán)濟(jì)慈的導(dǎo)師是物理學(xué)家夏爾?法布里，他是居里夫婦的好朋友?，旣?居里夫人對(duì)嚴(yán)先生的研究非常支持，并把四十年前居里用過(guò)的石英晶體樣品借給了嚴(yán)濟(jì)慈。著名的物理學(xué)家朗之萬(wàn)對(duì)嚴(yán)濟(jì)慈也非常賞識(shí)，給予了許多指導(dǎo)和幫助。嚴(yán)先生在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)出了石英晶體的壓電效應(yīng)及其反效應(yīng)具有各向異性、飽和現(xiàn)象以及瞬時(shí)性等特性，擴(kuò)充發(fā)展了居里的理論。1927年法布里當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院院士，在就職儀式上他宣讀了他的得意弟子---嚴(yán)濟(jì)慈的博士論文。1931年嚴(yán)先生回國(guó)。1935年與著名物理學(xué)家F?約里奧—居里及卡皮察同時(shí)當(dāng)選為法國(guó)物理學(xué)會(huì)理事。第75頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活動(dòng)3：用打火機(jī)演示壓電效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)用打火機(jī)演示壓電效應(yīng)深入理解壓電效應(yīng)；2、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手能力。二、實(shí)驗(yàn)器材1、采用壓電陶瓷器件來(lái)打火的一次性塑料打火機(jī)；2、指針式萬(wàn)用表；3、數(shù)字顯示萬(wàn)用表；4、學(xué)生用示波器；5、若干導(dǎo)線；6、鱷魚(yú)夾。圖3-41一次性塑料打火機(jī)第76頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、實(shí)驗(yàn)步驟1、按動(dòng)點(diǎn)火元件的黑色塑料壓桿，用普通指針式萬(wàn)用表直流高壓擋測(cè)量壓電元件兩