2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Пьезоэлектрический эффект и датчик давления
Сообщение30.01.2018, 16:11 
Аватара пользователя


28/05/15
39
Прошу помочь, кто разбирается в физике. К сожалению мне знаний не хватает, а объяснения в интернете настолько пространны, что возникают сомнения в их правдивости. Академического изложения данного вопроса найти вообще не удалось, есть лишь разрозненные методички, в основном студенческие, и во всех всё по-разному.

Есть пьезоэлектрический датчик. Он выдаёт напряжение, напряжение мы можем снять с помощью специальной платы. Нужно по графику напряжения получить график давления (или силы давления) на датчик.

Подробнее по пунктам.

1) Правда ли, что пьезодатчик выдаёт постоянный ток? То есть если мы приложим к нему постоянную силу давления, то на выходе будем иметь постоянное напряжение?

2) Пусть на датчик приложена постоянная сила давления, мы считали график напряжения (если на п. 1 ответ "да", то мы имеем некоторое выходное напряжение на выходе), как пересчитать напряжение в давление?(вольты в $kgf/m^2$) Понимаю, что тут не может быть однозначного пересчёта, так как могут быть неизвестные коэффициенты, зависящие от усилителей заряда, резисторов и прочих штук, но годится даже ответ с дополнительным коэффициентами, характеризующими датчик (к примеру высказывалось предположение, что сила давление попросту пропорциональна напряжению, в таком случае есть один коэффициент, который легко найти экспериментально, но мне кажется там зависимость хитрее, чем просто пропорциональность)

3) Ситуация из прикладной области - есть ударное воздействие на пьезодатчик (на самом деле это "удар" от катящегося колеса, или от скользящего узкого бруска), мы сняли сигнал с датчика, виден всплеск напряжения (что неудивительно), как по такому графику можно пытаться определить график силы давления? (в итоге хочется узнать силу реакции опоры, в простейшем случае вес, скорость движения объекта можно считать постоянной и известной)

4) Усложнение 3 пункта - теперь пьезодатчик помещается в различные температурные условия. Как изменится зависимость силы давления от выходного напряжения? Температура тут - известный входной параметр. Пока по этому пункту никаких соображений нет.

Прошу помощи хотя бы по части вопросов, буду очень благодарен, если подскажете, какие книги изучить по этой теме, желательно учебно-научные от авторитетных авторов (пусть сложные, хоть что-нибудь, кроме методичек).

 Профиль  
                  
 
 Re: Пьезоэлектрический эффект и датчик давления
Сообщение30.01.2018, 16:31 
Заслуженный участник


28/12/12
5529
У пьезодатчика должен быть паспорт, где написано, как связано выдаваемое напряжение с давлением. Если такого паспорта нет, то нужно получить эту зависимость самостоятельно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Пьезоэлектрический эффект и датчик давления
Сообщение30.01.2018, 16:46 
Заслуженный участник


07/07/09
5140
zcorvid в сообщении #1288582 писал(а):
1) Правда ли, что пьезодатчик выдаёт постоянный ток? То есть если мы приложим к нему постоянную силу давления, то на выходе будем иметь постоянное напряжение?


Не правда. После приложения силы датчик будет заряженной до некоторого напряжения емкостью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Пьезоэлектрический эффект и датчик давления
Сообщение30.01.2018, 20:59 
Аватара пользователя


28/11/08
605
Тамбовская губерня.
zcorvid в сообщении #1288582 писал(а):
1) Правда ли, что пьезодатчик выдаёт постоянный ток? То есть если мы приложим к нему постоянную силу давления, то на выходе будем иметь постоянное напряжение?
Пока давление будет усиливаться, то напряжение будет расти. Если давление не снять, оставить постоянно, напряжение будет нулевое. При ослаблении давления ,появится напряжение с обратной полярностью.
Цитата:
Когда элемент сжат, то производная от силы, сжимающей элемент, будет равна нулю, и напряжение на концах пьезоэлемента будет равно нулю. То есть, частота колебания стрелки должна быть в 2 раза больше, чем на рисунке. После сжатия, при растяжении, с пьезоэлемента будет сниматься обратное по полярности напряжение. Вольтметр должен зашкалить в минусовую сторону

ИзображениеНа вольтметре рисунка НОЛЬ в середине шкалы.
Про температурные коэфы.и др. можно глянуть.http://engineering-solutions.ru/ultrasound/piezomaterials/

 Профиль  
                  
 
 Re: Пьезоэлектрический эффект и датчик давления
Сообщение30.01.2018, 23:08 
Заслуженный участник


07/07/09
5140
IRINA-22 в сообщении #1288659 писал(а):
Если давление не снять, оставить постоянно, напряжение будет нулевое.

Это если ток утечки большой ( ток через вольтметр считаем нулевым).

Если ток утечки маленький, то после сжатия элемента напряжение на нём держится долго.
При малом токе напряжение на элементе почти пропорционально приложенному усилию и повторяет форму кратковременных сжатий элемента.

Кратковременных по сравнению с постоянная времени $RC$ цепи.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 5 ] 

Модераторы: Парджеттер, Pphantom, Aer, photon, profrotter, Eule_A, Jnrty, whiterussian, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group