Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
II. Cảm biến đo lực dựa trên vòng đệm thạch anh

II. Cảm biến đo lực dựa trên vòng đệm thạch anh

Tải bản đầy đủ - 0trang

áp điện d12, d14. Và cũng như vậy nếu vòng đệm được cắt theo Y (hình 5.2)

chỉ nhạy với các lực cắt theo bề dày vì có d26. Bằng cách lắp ráp cơ khí khơng

gây nên hiệu ứng với các ứng lực liên quan tới hệ số d25 [1].



5.1



5.1



Hình 5. Vòng đệm cắt theo X và Y

5.1 Cắt theo X

5.2 Cắt theo Y

II.3.Ứng dụng

Dùng để chế tạo cảm biến thạch anh nhiều thành phần. Ta quan tâm

đến hai loại cảm biến thạch anh nhiều thành phần là:

- Cảm biến thạch anh ba thành phần (hình 6): có cấu tạo là một hình

trụ gồm ba cặp vòng tròn ghép với nhau, một cặp nhạy với lực nén Fx còn hai

cặp kia nhạy với lực cắt Fy và Fz theo hướng vuông góc với Fx.



Hình 6. Cảm biến thạch anh ba thành phần vng góc

Cảm biến thạch anh ba thành phần cũng hoạt động theo nguyên tắc hoạt

động trên nhưng mỗi vòng tròn được trang bị nhiều vòng đệm có cùng chức

năng và mắc song song về điện (hình 7).



Hình 7. Cảm biến thạch anh ba thành phần (trên mỗi vòng có ghép nhiều

vòng đệm).

- Cảm biến hai thành phần (hình 8): Lực nén



 và momen

M được

F 



biểu diễn trên hình vẽ.











Hình 8. Cảm biến thạch anh hai thành phần F và M



Để đo mơmen, các vòng đệm nhạy với lực cắt được ghép thành vòng

tròn sao cho trục nhạy cảm của nó đặt theo phương tiếp tuyến với chu vi vòng

tròn. Như vậy cảm biến loại này cần có ngẫu lực đặt trước vào các thành phần

theo hướng của trục bởi vì các lực cắt được truyền bằng ma sát.



III. Cảm biến đo lực độ nhạy cao

Cảm biến đo lực dựa trên vòng đệm thạch anh dùng để đo các lực nén

lớn, đối với các lực tác dụng nhỏ người ta dùng cảm biến đo lực độ nhạy cao.

Cấu tạo của loại cảm biến này là cấu trúc gồm hai tấm áp điện được

ghép lại với nhau thường là dạng dầm hoặc dạng xà (hình 9).



9.1



9.2



Hình 9. Nguyên lý cấu tạo của cảm biến độ nhạy cao.

(9.1 Dạng dầm, 9.2 dạng xà)

Hoạt động: Khi có lực tác dụng lên cảm biến một tấm bị dãn ra và một

tấm bị co lại tức là tấm áp điện bị biến dạng làm xuất hiện sự phân cực điện.

Để đo lực cắt theo bề mặt ta dùng các tấm mỏng ghép lại với nhau.

IV. Mạch đo cảm biến

IV.1. Sơ đồ đo tương đương của cảm biến

Khi tác dụng một lực F lên bản áp điện có sự dịch chuyển điện tích Q=

k.F tương đương với dòng điện dQ/dt do ban đầu điện tích Q bằng khơng nên

ta có biểu diễn cảm biến như một nguồn dòng i = dQ/dt (hình 10.1). Nguồn

này coi như mắc song song với trở kháng trong của cảm biến (gồm ba nhánh).

- Nhánh thứ nhất: Nhánh ρ, λ, γ, đặc trưng cho sự cộng hưởng cơ thứ

nhất ở tần số cao nằm ngồi dải thơng của cảm biến.

- Nhánh thứ hai: Nhánh chứa điện trở Rg là điện trở cách điện của vật

liệu áp điện, ở tần số thấp nó trở thành trở kháng trong của cảm biến.



- Nhánh thứ ba: Chứa tụ điện Cg gán cho điện dung của máy phát điện

tích, khi ở tần số trung bình và tần số cao nó trở thành trở kháng trong của

cảm biến.

Trong thực tế người ta thường sử dụng mạch tương đương gồm có

nguồn được mắc song song với trở kháng trong nhưng trở kháng trong chỉ còn

hai nhánh chứa Rg và Cg (hình 10.2).

Ngồi ra cảm biến còn được nối với đường dẫn mạch ngoài nên các

phần tử điện trở và tụ điện tương đương của đường này trong vùng tần số có

ích được ghép song song với mạch tương đương có cùng bản chất (hình 10.3).

Nếu gọi R1, C1 là điện trở và điện dung của mạch ngoài. Rs, Cs là điện

trở và điện dung của cảm biến ta có:

1 1 1



Rs Rg  R1

Cs  Cg  C1



10.1



10.2



10.3



Hình 10. Sơ đồ tương đương của cảm biến áp điện:

(10.1 dải rơng; 10.2 dải thơng có ích; 10.3 cảm biến nối với mạch ngoài).



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

II. Cảm biến đo lực dựa trên vòng đệm thạch anh

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×