在你的PCB压电传感器和传感器

从电池的手表到电动打火机、压电元素起着重要的作用在许多设备,尤其是在数字电路的时钟。所有传感器用于电子系统有一个共同的特点:他们接受某种类型的物理干扰,并将其转换成电信号。随着技术的发展,更为复杂的传感器正在开发各种测量,但压电传感器和传感器仍然呆在这里。

压电传感器和传感器

除了光学测量,收集的许多动态测量是研究压电传感器的输出。这些传感器坚固,能承受高温,同时保持对环境变量的变化非常敏感。他们还制造各种尺寸,使它们适合安装在印刷电路板或作为一个包装单位高度与铜线董事会。

在最简单的意义上,压电材料作为传感器转换电场应用机械载荷,然后可以测量电压。这个电压可以转换成数字数据的模拟数字转换器(ADC)在你的董事会。然后您可以使用等效数字号码执行一些计算和确定一些物理量。

在振动机械振动的情况下,输出电压也以相同的频率震荡的机械振动。很重要的一点是,任何机械振动膜,其中包括一个压电晶体,固有频率的频谱,而不只是一个共振。

此外,相当于电子电路由压电元件有多个共振和反共振频率。如果你想使用一个压电元件作为传感器在你的董事会,它可以兴奋在多个共振频率。

机械负荷应用于元素时,响应谱的频率会转移到不同的值,和这种转变的大小正比于外加负载。这种变化在共振是用来收集非常敏感的生物和化学测量振动振幅的变化将是极其敏感的共振附近。

当使用压电传感器时,你需要考虑这个频率响应。改变输入交流信号的频率以恒定电压将最终导致换能器的声振动变化非线性共振附近或并联谐振。出于这个原因,你应该注意频率响应的如果你想让你的传感器响应的线性政权。

利用传感器和传感器正确地在你的设计可以为设备精度是有益的

将压电元素PCB

第一点,这是在选择正确的类型的压电元件用于你的设备。陶瓷压电元素较低成本和敏感性,可以达到两个数量级高于压电晶体(即。石英),但是随着时间的推移他们的敏感性降低,特别是在更高的温度。晶体有更好的长期稳定和高温度测量是一个更好的选择。

如果你想使用一个特定频率的压电传感器测量振动,你应该尽量选择一个压电换能器的共振匹配特定频率你想措施。然后您可以使用一个带通滤波器在你的董事会将在其他频率响应。

如果你测量的频率范围,使用范围将介于第一电流谐振和第一共振。您应该使用一个高通滤波器截止第一反共振附近(低频)和一个低通滤波器截止第一共振附近控制响应范围。这个传感器的反应会对负载变化有很好的线性,而将是平坦频率申请恒定负载的变化。这使得两个量在测量容易分离。

一样的放置一个石英晶体振荡器产生时钟信号,你应该避免将压电元件本身正上方一个地平面,这将创建一个中心馈电贴片天线。这就增加易受电磁干扰,尤其是在地平面的共振频率。压电传感器通常是连接到一个放大器,所以任何噪声出现在传感器输出也会被放大;你应该尽量清理这些信号尽可能多的。一些电路设计人员将使用连续的高和低通滤波来调整合适的频率范围的通频带。

石英振荡器:一种常见的压电装置

最后,从压电元素输出阻抗很高(通常1莫姆),所以应该使用阻抗匹配电路负载为了最大化的权力交接的进/出元素。有几种选择源和负载阻抗匹配你的,一个是线性二端口匹配网络。一些例子可以发现的研究文献。

压电元素也有内部介质损失,即。,电信号转化成热量。与晶体介电损耗较低,因此热管理是更少的关注。对陶瓷介电损失要高得多,所以设计师应该使用某种形式的热管理,喜欢热垫或散热器。

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