RC05GF472J当晶片受到沿y(即机械轴)方向的应力Fy作用时,在垂直于X轴表面上出现电荷,电荷的极性如图9-31(c)(受压缩力)和图9-31(d)(受拉伸应力)所示。此时,产生的电荷量与晶片的尺寸有关。适当选择晶片的相对尺寸(长度和厚度),可以增加电荷量。

石英晶片上电荷极性与受力方向的关系,压电陶瓷的压电效应,压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料。它由无数细微电畴组成。这些电畴实际上是自发极化的小区域。自发极化的方向完全是任意排列的,如图9-32(a)所示。在无外电场作用时,从整体来看,这些电畴的极化效应被互相抵消了。使原始的压电陶瓷呈电中性,不具有压电性质。

加直流电场压电陶瓷的极化过程示意图(a)极化前;(b)极化;(c)极化后。

为了使压电陶瓷具有压电效应,必须进行极化处理。所谓极化处理,就是在一定温度下对压电陶瓷施加强电场(如20~30 kV/cm直流电场),经过2~3h后,压电陶瓷就具各压电性能了,这是因为陶瓷内部的电畴的极化方向在外电场作用下都趋向于电场的方向,如图9-32(b)所示。这个方向就是压电陶瓷的极化方向,通常取z轴方向。

压电陶瓷的极化过程与铁磁材料的磁化过程极其相似。经过极化处理的压电陶瓷,在外电场去掉后,其内部仍存在着很强的剩余极化强度。当压电陶瓷受外力作用时,电畴的界限发生移动9因此剩余极化强度将发生变化,压电陶瓷就呈现出压电效应。

压电元件常用的结构形式,在压电传感器中,常采用两片或两片以上的压电材料组合在一起使用。由于压电材料是有极性的,因此其连接方法有两种。图9-33(a)中,两片压电片负极都集中于中间电极上,正极在上、下两面电极上。这种接法称为并联,其输出电容C为单片电容的两倍(若为刀片并联,则C=Ca)。但输出电压u=ua,极板上电荷量Qn为单片电荷量的两倍(若为wu片并联,则σ=yQ)。

叠层式压电元件的并联和串联,图9-33中(b)的接法是上极板为正电荷,下极板为负电荷,而中间极板上,上片产生的负电荷与下片产生的正电荷抵消,这种接法称为串联。由图可知,Qn=Q,Lwy=2u,Cn=Ca/2。

在这两种接法中,并联接法输出电荷量大,本身电容也大,因此时间常数大(r=

CaR),宜用于测量缓变信号,并且适用于以电荷作为输出量的场合。

串联接法输出电压高,自身电容小,适用于以电压作为输出量以及测量电路输入阻抗很高的场合。图9-33中(c)~(g)为石英晶片的常用组合形式。

压电转换元件在压电式传感器中,必须有一定的预压力,以保证在作用力变化时,转换元件始终受到均匀压力,使压电材料的输出与作用力成线性关系。

压电式压力传感器,膜片式压力传感器的结构,图9-34所示为膜片式压电压力传感器的结构。为了保证传感器具有良好的长时间稳定性和线性度,而且能在较高的环境温度下正常工作,压电元件采用两片在电气上采取并联连接的晶片。作用在膜片上的压力通过传力块施加到石英晶片上,使晶片产生厚度变形,保证在压力(尤其是高压力)作用下,石英晶片的变形量(约零点几到几微米)不受损失,传感器的壳体及后座(即心体)的刚度要大。从弹性波的传递考虑,要求通过传力块及导电片的作用力快速而无损耗地传递到压电元件上,为此传力块及导电片应采用高音速材料,如不锈钢等。

A=0,则是收到0,应保持在状态α不变;若A=1,则转向状态;,表示电路收到一个1。当在状态a时,若输人A=0,则表明连续输入编码为10,不是110,则应回到初始状态色,重新开始检测;若A=1,则进入状态c,表示已连续收到两个1。在状态c时,若A=0,表明已收到序列编码110,则输出y生1,并进入状态d;若A=1,则收到的编码为111,应保持在状态c不变,看下一个编码输人是否为A=0;由于尚未收到最后的0,故输出仍为0。在状态d,若输人A=0,则应回到状态c,重新开始检测;若A=1,电路应转向状态a,表示在收到110之后又重新在d状态下,无论A为何值3.6所示的原始状态图和表

状态化简,可以用2位二进制代码组合(00,01,10,11)中的任意三个代码表示,用两个触发器组成电路。观察表6,3.3,当输入信号A=1时,有c→u记的变化顺序,当A=0时,又存在c→σ的变化。综合两方面考虑,这而在时序电路设计时,状态表已列出现态到次态的转换关系,希望推导出触发器的激励条件。所以需将特性表做适当变换,以给定的状态转换为条件,列出所需求的输入信号。这样的表格称为激励表。根据表5.4.2建立的JK触发器激励表如表6.3,4所示。表中的×表示其逻辑值与该行的状态转换无关。

激励表,根据图6.3,7和表6.3.4可以列出状态转换真值表及两个触发器所要求的激励信号,如表6,3,5所示c据此,分别画出两个触发器的输人J、Κ和电路

输出y的卡诺图,如图6,3.8所示。图中,不使用的状态均以无关项×填人。