压电传感器与前置放大器的配接

从提高传感器和测量电路的灵敏度出发,根据压电传感器压电元件串联和并联2种连接方式,电压放大器和电荷放大器2种前置电路的特点,对压电传感器与前置电路如何配接进行研究。提出了压电元件串联应配接电压放大器,压电元件并联应配接电荷放大器。当压电传感器与测量电路之间的距离较远时,宜采用后一种方式。此方法具有实际的指导意义。     

用模拟电子开关实现电荷放大器的程控化

加速度传感器的后续放大电路有两种：电压放大顺和电荷放大器,由于电荷放大器的输出灵敏度不受接线电缆长度的影响,故在实际中,电荷放大器比电压放大顺用得广泛。电荷放在器是一种利用反馈电容,把压电传感器输入的电荷转换为电压输出的一种放大器。本文介绍了利用模拟电子开关实现电荷放大器程控化的几种方法,并对每种方法进行了具体分析。     

基于超低噪声JFET的甚低频压电水听器设计

为满足海洋甚低频压力波动探测方面的需求,设计了一种基于压电元件的甚低频、低噪声的压电水听器。根据设计目标,对压电水听器进行了总体设计,包括压电元件的设计、结构设计以及前置放大电路的设计。利用Multisum仿真分析电路的频率响应特性,实现了传感器的甚低频响应设计,建立了传感器及前置放大器的En-In噪声模型,重点分析了比较电路中 各种噪声源的贡献,通过对关键器件选型实现低噪声设计,对设计的甚低频压电水听器的灵敏度、本底噪声和频率响应特性进行了测量。结果表明:该水听器的频率响应范围为0.06Ｈｚ~ 10Ｈｚ,灵敏度为－166ｄＢ,等效噪声谱级为150ｄＢ@０.１ Ｈｚ,对比经典低频海洋环境噪声Holu谱,低于同频段海洋环境噪声谱级,设计的传感器具有一定的应用价值。     

压电振动传感器的前置放大电路设计

介绍一种用于压电振动传感器信号处理前置放大电路的设计,由差分电荷灵敏放大及带通滤波电路组成,实现对特定频率范围信号的处理及包括传感器连接在内的电脉冲信号自检功能。经电荷信号和B&K加速度传感器对敲击输出信号的测试验证,满足核电厂松脱件监测、转动设备振动监测对压电振动传感器输出信号的现场预处理技术要求。     

基于FPGA的压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷致动器应用中的关键部件.利用FPGA构成一个12位Deha-Sigma(∑-△)D/A转换器,驱动失调电压较小的前置放大电路,通过高压运算放大器PA86输出所需要的电压.在设计阶段考虑了抗干扰和纹波的影响,因此本系统纹波抑制较高,系统稳定性好.本文详细分析了复合放大电路部分的设计原理和并对其稳定性进行了分析.该电源具有精度高,纹波小,驱动能力强,稳定性好的特点.     

热释电红外传感器前置放大电路设计与研究

介绍热释电红外传感器的工作原理和性能,分析热释电红外传感器的信号输出特性,设计基于此类传感器的前置滤波放大电路．并使用单片机进行经过电路放大后的脉冲信号的分析,完成对人体运动的检测。使用Alfium Designer6．9对前置滤波放大电路进行软件仿真,以验证该放大电路的有效性和可靠性。     

压电声传感器的接收机调理电路设计

本文研制了用于压电声传感器的接收机调理电路。该电路包含前置放大模块和带通滤波模块两部分。利用AD8512作为核心运算放大器,设计了高输入阻抗前置放大电路,以匹配压电声传感器的高输出阻抗;利用s-k型巴特沃斯有源滤波模型设计了4阶带通滤波器。实际研制的调理电路的具有带内平坦的20dB增益,-3dB带宽为1kHz～17kHz,具有每倍频程约20dB的阻带衰减特性,且电路的最大线性尺寸仅为25mm。该研究为压电声传感器提供了一种高性能接收机调理电路,并为实现高性能压电声传感器系统的小型化提供了支撑,对实际声频工程、水声工程具有重要意义。     

铁电薄膜材料热释电系数测试系统的研究

本文介绍了铁电薄膜材料热释电系数的测量原理和电路,着重设计了ｐＡ级前置放大电路,并对ＰＬＴ铁电薄膜样品进行了测试。     

基于PA95的新型压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件。PA95是一种高压、高精度的MOSFET运算放大器。文章介绍了一种基于PA95的新型压电陶瓷驱动电源,详细介绍了电源复合放大电路部分的设计原理并对其稳定性进行了分析。实验表明该电源具有精度高,驱动能力强,结构简单,稳定性好的特点,在5kHz频率范围内有效实现5V信号到350V的动态放大,最大稳态输出电流120mA。     

低噪声宽频带感应式磁传感器

感应式磁传感器是频率域电磁（FEM）法中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成,其中前置放大电路是影响磁感应式磁传感器性能指标的核心因素。为了增加感应式磁传感器探测深度和微弱磁场信号的能力,要求前置放大电路具有宽频带、低噪声等性能。基于磁通负反馈的原理,设计并研制了斩波前置放大器,有效抑制了感应线圈的输出噪声,使感应线圈谐振频率两侧具有平坦的幅频特性曲线,拓宽了感应式传感器的响应频带。在屏蔽室内对感应式磁传感器的性能指标进行了测试,其频带范围为0.001Hz～10kHz,输入噪声为3.75nVHz（1/2）,为感应式磁传感器在实际中的应用提供了性能保障。     

基于压电传感器的零点漂移改善电路的研究

针对弹药发射及侵彻过程中高速大量程冲击信号的测量需求,设计了一种基于电荷传感器的高冲击弹载侵彻加速度测量电路,解决了常规弹载记录仪在侵彻过程中压电传感器因高过载而产生的严重信号值零点漂移的现象;通过对压电传感器的零点漂移现象的机理分析以及推导电荷转换等效电路中零点漂移电压的相关表达式,提出在前端采集的调理电路中用晶体管与运算放大器搭建了加推挽电流放大级的电荷放大器的方案,增强电路驱动能力,加快压电传感器放电速度;改善电路可替代例如小波分析等事后处理数据消除零点漂移的算法,在信号源头处解决零点漂移现象,并且实现在FPGA中搭建FIR滤波器对信号进行滤波,去除机械结构共振与传感器安装谐振造成的信号失真现象,满足测量常规弹药侵彻过程高过载连续动态特性的实时性测量,对研究这类工程问题的人员实现对测量电路改进具有指导意义。     

压电式传感器测量电路的性能分析

理论上分析了压电式传感器的测量电路,并阐述其特点.合理利用现有的电子装置,巧妙设计测量电路,分析了接线电缆电容对压电式传感器的不同测量线路的性能影响.理论分析严谨,实践方法先进,结论正确.理论与实践紧密结合.     

压电式加速度传感器在高冲击环境下的零漂分析

为了抑制侵彻加速度测试中发现的压电加速度传感器零漂现象,减小其对测试结果的不利影响.首先从传感器自身和传感器后续电路两个大方面,分析了测试系统可能产生零漂的各种原因,并且针对引起零漂的原因提出相应的解决措施.然后根据具体测试环境改进设计了抑制零漂的侵彻加速度存储测试系统.通过空气炮实验,与改进前的试验曲线进行比对.试验结果显示,设计采取得的措施很好的抑制了零漂现象.     

一种多输出直流稳压电源的设计

本文提出了一种多输出线性直流稳压电源的设计.该直流供电电源设计以固定式和可调式集成稳压器件为核心,可以提供多个固定的直流电压输出,和一个电压连续可调的直流电压输出.该电源采用了双重过载保护电路和抗干扰技术.经对电源样机的实验测试,该电源性能好、工作可靠,可以满足用于压电传感器的电荷放大器对多种直流电的需要.     

Theoretical analysis of the sensing and actuating effects of piezoelectric multimorph cantilevers

The paper presents the modeling of two types of piezoelectric microcantilevers, the two-layer and two-segment piezoelectric cantilevers, in which the two piezoelectric parts perform sensor and actuator functions, respectively. An analytic model is proposed to evaluate the sensing and actuating effects of multiporph microcantilevers formed of several layers or segments of piezoelectric materials. The analytical model is used to analyze the tip deflection of the cantilever and the piezoelectric charge generated on the sensor element as a function of the microcantilever geometry. The cantilevers of sensing and actuation are compared for the different working situations of the two-layer and two-segment cantilevers. The theoretical results can be used to optimize the design of the piezoelectric cantilever structures.     

压电生物传感器研究进展①

压电生物传感器是一种新型的生物传感器，它将压电传感器的灵敏性和生物反应的特异性结合在一起。与传统的生化分析方法相比，压电生物传感器具有结构简单、不需要标记、检测时间短等特点。近年来，压电生物传感器在临床诊断、生物技术、食品卫生检验等领域得到了广泛的应用。本文对压电生物传感器的研究现状作了综述，讨论乐压电生物传感器在各个领域的应用，压电生物传感技术的关键问题，以及不同种类的压电生物传感器。     

高速冲压设备状态智能监控系统设计

介绍了由压电式冲击压力传感器、涡流探伤传感器、智能监控仪、不合格品高速分选机构等组成的高速冲压设备状态智能监控系统的工作原理及其关键技术。试验证明：该系统能有效监控高速冲压设备状态和实现对不合格钢球毛胚的分选,毛胚合格率可达98％以上。该智能监控系统运行稳定、可靠。     

压电传感器信号调理及输出芯片设计

为了提高压电传感器测量系统的集成度,采用1μm高压双极—互补金属氧化物半导体—双重扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺,设计了一种适用于压电传感器的信号调理及输出芯片.集成了电压放大型阻抗变换电路、可调增益放大电路、二线制电流输出电路.仿真结果表明:芯片具有输入阻抗高,单位增益带宽大,总增益可调范围广等特点,在12~24 V宽供电范围下可正常工作,耗电仅为3.1 mA.     

Development of a sensor system for collecting tactile information

This paper presents the development of a sensor system for collecting tactile information. An active sensing system using the piezoelectric effect and the pyroelectric effect of a PVDF (Polyvinylidene fluoride) film is proposed. The active sensing is designed with human motions for tactile perception in mind. First, as the pretest, the distinction examination of six fabrics with different textures is carried out through human tactile perception. Next, the proposed sensor system is assembled. The sensor is composed of a PVDF film and a soft rubber. The surface of the sensor can be heated through temperature control. The sensor is attached on the tip of a robot finger driven by a piezoelectric bimorph strip and the root of the finger is mounted on a linear slider. Two kinds of active sensing are introduced. First, the heated sensor is contacted with an object and pyroelectric output signals are collected in order to obtain the information on tactile warmth. Next, the heated sensor is slid over the object and piezoelectric output signals are collected in order to obtain the information on feelings of vibration. Through the discussion about each sensing, three indexes representing features of the collected data are extracted and proposed as the sensor outputs for the evaluation of tactile sensation. The measurement using the sensor system is done on the samples used in the distinction examination. Comparison with the results shows that the sensor system extracts features on feelings of vibration and warmth.     

Integration of displacement sensor into bulk PZT thick film actuator for MEMS deformable mirror

Bulk PZT thick film actuator integrated with displacement sensor, the so-called self-sensing actuator, is presented in this paper. The PZT film is used as not only an actuating layer but also a displacement sensor, which is achieved by dividing the electrode on the top surface of the PZT film into two parts: central top electrode for actuating and outer annular sensor electrode for piezoelectric displacement detection. When the actuator moves, the piezoelectric charge is induced in the outer annular PZT due to the piezoelectric effect. The total amount of accumulated charge is proportional to the stress acting on the PZT, which is in turn proportional to the actuator displacement. By collecting the piezoelectric charge, the actuator displacement can be detected. A theoretical model is proposed to determine the structure parameters of the sensor and predict the sensor sensitivity. Experiments were performed on the micro-fabricated sensor integrated PZT thick film actuator, and the measured piezoelectric charge is close to the theoretical predictions. The integrated piezoelectric sensor has a displacement sensitivity of approximately 4 pC/nm. In addition, the integration of displacement sensor into the actuator needs no additional fabrication process and has no influence on the actuator performances.