实验二 压电式传感器测量振动
一、实验目的
（1）了解压电式传感器原理和测量振动的方法。
（2）了解虚拟仪器的组成和使用。
二、基本原理
压电式传感器是一种典型的发电型传感器，其传感元件是压电材料，它以压电材料的压电效应为转换机理实现力到电量的转换。压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛应用。
压电加速度传感器测量振动的实验原理如图1所示。其中，电荷放大器原理如图2所示。
图1 压电加速度传感器测量振动原理图
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图2 电荷放大器原理图
三、需用器件与单元
主机箱±15V直流稳压电源、低频振荡器；压电传感器、压电传感器实验模板、移相/相敏检波器/滤波器模拟板；振动源、双踪示波器。
四、实验步骤
1、按图3所示将压电传感器安装在振动台面上(与振动台面中心的磁钢吸合)，振动源的低频输入接主机箱中的低频振荡器，其它连线按图示意接线。
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图3 压电传感器测量振动安装、接线示意图
2、将主机箱上的低频振荡器幅值旋钮逆时针转到底（低频输出幅值为零），调节低频振荡器的频率在6～8Hz左右。检查接线无误后合上主机箱电源开关。再调节低频振荡器的幅值使振动台明显振动（如振动不明显可调频率）。注意：振动源振动幅度合适即可，不可让其振幅过大，以免损坏设备。
3、用示波器的两个通道（正确选择双踪示波器的“触发”方式，TIME/DIV在50mS～20mS范围内选择，VOLTS/DIV在0.5～50mV范围内选择）同时观察低通滤波器输入端和输出端波形，在振动台正常振动时用手指敲击振动台同时观察输出波形变化。
4、改变低频振荡器的频率（调节主机箱低频振荡器的频率），观察输出波形变化。记录几组波形曲线。
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5、将低通滤波器输入端和输出端的信号分别接到数据采集卡的A、B两个端口。运行虚拟仪器软件。用虚拟示波器替代示波器，改变低频振荡器的频率（调节主机箱低频振荡器的频率），观察输出波形的变化。（虚拟仪器软件的使用，课堂上详细讲解。）
6.改变低频振荡器的频率（调节主机箱低频振荡器的频率），利用实验软件，记录几组波形曲线。（该软件的使用，课堂上详细讲解。）
五、思考题
（1）低频振荡器的作用是什么？（2）实验中压电传感器的测量电路采样电压放大器还是电荷放大器？（3）分析所记录波形曲线。（例如：波形的频率或幅值发生什么变化，这样的变化可能是什么原因造成的？或者从中可得出什么推论或结论，等等。）
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