测试技术课程设计 eg
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工程测试技术第二版课程设计
设计目的
本课程设计旨在加深学生对工程测试技术的认识,培养学生的实验技能和分析
问题的能力,在实践中提高学生的综合素质。
通过本次课程设计,学生应该能够掌握工程测试技术的基本概念和方法,能够进行一定程度上的实际测试和数据分析,为以后进一步研究和实践打下基础。
设计内容
1.实验器材的准备
将需要的实验器材列出,并准备好相应的设备和工具。
2.实验方案的设计
根据所学的工程测试技术知识,设计实验方案,并对实验方案进行初步的评估
和优化。
实验方案应包括测试目的、测试方法、测试步骤以及数据处理和分析方法。
3.实验的具体操作
按照实验方案的要求进行实验操作,并记录数据。
要求操作过程规范、数据准确、注意安全。
4.数据分析与处理
应用所学的数据处理和分析方法,对实验数据进行处理和分析,并总结出实验
结果和结论。
5.实验报告的撰写
根据实验数据和分析结果,撰写实验报告。
实验报告应包括实验目的、实验方法、实验过程、数据分析和结论等内容。
同时,也要注意书写规范和排版美观。
1。
工程测试技术 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握工程测试技术的基本概念、原理和方法,理解其在工程领域的应用。
2. 使学生了解不同类型的传感器及其在测试系统中的作用,并能正确选用。
3. 帮助学生掌握数据采集、处理与分析的基本方法,提高数据处理能力。
技能目标:1. 培养学生运用工程测试技术设计简单测试系统的能力,能进行基本的测试操作。
2. 使学生具备分析测试数据、解决实际工程问题的能力。
3. 培养学生运用现代测试工具和技术进行工程测试的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对工程测试技术的兴趣,激发学习热情,提高探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神,增强解决实际问题的信心。
3. 使学生认识到工程测试技术在工程领域的重要性和价值,增强社会责任感。
课程性质:本课程为专业基础课,旨在培养学生掌握工程测试技术的基本知识和技能。
学生特点:学生为高年级本科生,具备一定的专业基础知识,具有较强的学习能力和实践能力。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调知识的应用性和实践性,提高学生的综合能力。
在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 工程测试技术基本概念:包括测试系统的组成、分类及其在工程中的应用。
教材章节:第一章 工程测试技术概述2. 传感器及其应用:介绍常见传感器的工作原理、性能参数及在测试系统中的应用。
教材章节:第二章 传感器及其应用3. 数据采集与处理:讲解数据采集原理、方法,数据预处理、分析和处理技巧。
教材章节:第三章 数据采集与处理4. 测试信号的分析与处理:介绍测试信号的时域分析、频域分析及其在工程测试中的应用。
教材章节:第四章 测试信号分析与处理5. 测试系统的设计与实现:讲解测试系统设计方法、步骤,包括硬件和软件设计。
教材章节:第五章 测试系统设计与实现6. 工程测试技术的应用案例分析:分析典型工程领域的测试技术案例,提高学生的应用能力。
测试技术及其工程应用课程设计引言软件测试是保障软件质量的一个重要环节,在现代软件开发中占据着越来越重要的地位。
随着软件行业的发展,测试技术也在不断更新和改进。
本文着重讨论了测试技术的现状和发展以及在工程应用中的具体实现。
测试技术现状软件测试技术的发展历程可以分为以下几个阶段:1.手工测试阶段:测试人员需要手工逐一测试每个功能点,效率较低。
2.自动化测试阶段:通过脚本编写等手段,自动验证软件功能点,提高测试效率。
3.测试阶段:借助技术,对软件进行智能化的自动化测试,提高测试效率和测试质量。
目前,各项测试技术在工程应用中都有了相应的应用,其中自动化测试技术应用最为广泛。
自动化测试技术通过自动化的脚本工具,实现了软件测试工作的自动化和规模化,提高了测试效率和软件质量。
而测试技术的发展则为测试工作提供了更多的可能性,通过智能化的方式,能够大幅度提高软件测试的效率和精度。
工程应用案例分析下面以某公司开发的PC端游戏为例,简单介绍测试技术在工程应用中的具体实现。
自动化测试针对该游戏的测试需求,测试人员通过编写自动化测试脚本,实现了游戏常规功能的自动化测试。
测试人员在编写脚本时,利用开源工具Selenium和TestNG,对游戏较为复杂的流程进行测试。
测试人员通过这种方式,在自动化测试的基础上,实现了功能测试的自动测试化。
自动化测试的好处在于,可以节省大量的人力资源和时间成本,同时提高测试的准确性和可靠性。
测试针对该游戏的跑分功能,测试人员通过使用智能化测试方案,实现了跑分结果的智能自动化测试。
测试人员针对跑分的不同特点,通过使用Hybrid 技术,提高了测试准确度和效率。
在这种方案下,测试工作可以更快速地实现,数据分析的更加准确和可靠。
在基于的测试框架下,测试人员能够快速达到测试目标,切实提高测试工作的效率。
结论测试技术的应用,可以提高软件测试的效率和质量。
随着现代工程化的发展,软件测试逐渐变得越来越重要,在现代软件开发中发挥着越来越重要的作用。
测试技术基础课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握测试技术的基本概念,理解测试的目的、分类及测试过程;2. 帮助学生了解不同类型的测试工具及其应用场景;3. 使学生掌握测试用例的设计方法,学会分析测试需求,编写合适的测试用例。
技能目标:1. 培养学生运用测试技术进行软件质量评估的能力,提高学生的软件测试水平;2. 培养学生运用测试工具进行自动化测试的能力,提高测试效率;3. 培养学生团队合作精神,提高学生在项目中的沟通协调能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对测试技术的兴趣,激发学生学习主动性和积极性;2. 培养学生严谨、客观、细致的工作态度,树立质量意识;3. 培养学生尊重他人成果,遵循职业道德,维护软件行业秩序。
课程性质:本课程为实践性较强的学科,结合理论讲解与实际操作,旨在培养学生的测试技术能力。
学生特点:学生具备一定的编程基础和软件工程知识,对测试技术有一定了解,但缺乏系统学习和实践经验。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调动手实践,培养学生解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 测试技术基础理论:包括测试的定义、目的、分类;测试过程及各阶段任务;测试用例设计方法;软件质量评价标准。
教材章节:第一章 测试技术概述2. 测试工具与自动化测试:介绍常用的测试工具及其功能、特点;自动化测试的基本概念、框架及实施步骤。
教材章节:第二章 自动化测试基础3. 测试用例设计与实践:讲解如何分析测试需求,设计测试用例;结合实际项目案例,让学生动手编写测试用例。
教材章节:第三章 测试用例设计与实践4. 功能测试与性能测试:介绍功能测试、性能测试的概念、方法及实施要点;通过案例分析,使学生了解不同类型测试的关注点。
教材章节:第四章 功能测试与性能测试5. 测试管理:讲解测试计划、测试过程管理、缺陷管理等知识;培养学生良好的测试管理意识。
测试技术与应用课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握测试技术与应用的基本概念、原理和方法,培养学生进行测试方案设计、测试实施和结果分析的能力。
具体分为以下三个部分:1.知识目标:学生需要掌握测试技术的基本概念、测试方法、测试工具和测试过程等方面的知识。
2.技能目标:学生需要能够运用所学的测试知识,进行测试方案的设计、测试用例的编写、测试环境的搭建和测试结果的分析。
3.情感态度价值观目标:学生应该树立正确的测试观念,认识测试在软件开发和维护中的重要性,培养严谨、细致的工作态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.测试基础:介绍软件测试的基本概念、目的和分类,让学生了解软件测试的重要性。
2.测试方法:讲解黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等常见测试方法的特点和适用场景。
3.测试工具:介绍自动化测试工具的使用,如Selenium、JMeter等,让学生掌握自动化测试的基本操作。
4.测试过程:讲解软件测试的生命周期,包括测试计划、测试设计、测试执行和测试报告等阶段。
5.测试用例设计:教授如何编写有效、高效的测试用例,涵盖输入条件、预期结果和执行步骤等。
6.测试管理:介绍测试管理工具的使用,如TestLink、JIRA等,培养学生进行测试项目管理的的能力。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,如:1.讲授法:讲解基本概念、原理和方法,使学生掌握测试技术的基础知识。
2.案例分析法:分析实际案例,让学生了解测试技术的应用和实践。
3.实验法:引导学生动手实践,掌握测试工具的使用和测试过程的实施。
4.小组讨论法:分组讨论问题,培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本课程将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《软件测试》等。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,如《软件测试的艺术》等。
3.多媒体资料:制作PPT、视频等多媒体教学资料,丰富教学手段。
西安工业大学工程测试技术课程设计报告书设计题目:太阳能热水器水位测量控制设计院系:机电工程学院班级:110202******学号:*********目录一、摘要……………………………………1二、设计任务………………………………2三、设计方案………………………………21、设计目的…………………………22、方案设计…………………………23、方案的比较选择…………………3四、设计方法………………………………41、选择传感器………………………42、电路图设计………………………63、A/D转换器的选择……………7五、结论……………………………………10六、参考文献………………………………11一、摘要太阳能热水器(Solar water heater)是指以太阳能作为能源进行加热的热水器。
是与燃气热水器、电热水器相并列的三大热水器之一。
太阳能热水器把太阳光能转化为热能,将水从低温度加热到高温度,以满足人们在生活、生产中的热水使用。
家庭中太阳能热水器的使用是很普遍的,但是给太阳能加水的控制是令人思索的,所以本文设计了太阳能热水器的水位测量控制,通过对水位的测量控制达到使太阳能水箱中的水保持在一定的范围内,以方便人们在日常生活中的应用。
二、设计任务1、利用传感器测量太阳能热水器水位,转换为电信号,然后进行调制、滤波,放大等,最后通过A/D转换器转换为数字信号,传输给计算机处理。
2、基本要求:(1)选择合适的传感器与A/D转换器(2)设计检测电路(3)绘制结构原理电路图(4)编制设计说明书三、设计方案1、设计目的太阳能热水器普遍应用于居家生活,为解决水箱水位的控制,设计水位控制方法,以达到太阳能热水器水位控制,方便人们应用。
2、方案设计方案一:在水箱底部安装压力传感器,压力传感器连接进水阀的自动控制电路,压力传感器将水箱中水产生的压力转变成电信号,再有控制电路控制进水阀是否给水箱供水。
压力传感器采集水箱中水产生的压力,当压力小于预设的最小值时,控制电路触发进水阀开关,打开阀门进水,随着给水箱供水,水对压力传感器的压力也增加,当压力增大到预设的最大值时,压力传感器产生的信号使控制电路关闭进水阀,停止供水。
工程测试计术课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解工程测试技术的基本概念,掌握测试信号的分类及其特点;2. 学生能掌握常见传感器的原理及在工程测试中的应用;3. 学生能了解数据采集与处理的基本方法,并运用所学知识分析工程测试数据。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,设计简单的工程测试方案,进行数据采集和处理;2. 学生能熟练使用传感器和测试设备,进行实际操作,解决实际问题;3. 学生能通过分析测试数据,评价工程结构的性能,提出改进措施。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对工程测试技术的兴趣,增强对工程问题的探究欲望;2. 学生树立正确的工程观念,认识到工程测试技术在工程质量、安全等方面的重要性;3. 学生培养合作精神和团队意识,提高沟通与协作能力。
课程性质:本课程为工程技术类课程,旨在让学生掌握工程测试技术的基本知识和方法,提高解决实际问题的能力。
学生特点:学生具备一定的物理知识和数学基础,对工程技术感兴趣,但可能缺乏实际操作经验。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和分析解决问题的能力。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 工程测试技术概述:介绍工程测试的基本概念、分类及其在工程技术中的应用。
- 教材章节:第一章 工程测试技术基础- 内容:测试信号分类、测试系统组成、测试技术在工程中的应用案例。
2. 传感器及其应用:讲解常见传感器的原理、特点及应用场景。
- 教材章节:第二章 传感器技术- 内容:电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器等。
3. 数据采集与处理:介绍数据采集系统、信号处理方法及在实际工程中的应用。
- 教材章节:第三章 数据采集与处理- 内容:数据采集原理、模拟信号处理、数字信号处理、信号分析及处理软件应用。
4. 工程测试方案设计:结合实际工程案例,指导学生设计测试方案,进行数据采集和处理。
测试技术课程设计摘要:为了培养社会需要的合格的软件测试人员,将软件测试技术课程采用项目式教学,以企业的软件测试骨干作为主讲教师,企业中的真实测试项目作为教学项目,为学生提供一个尽可能真实的软件测试环境,为走向工作岗位打下了坚实的基础。
关键词:项目;软件测试;黑盒测试随着软件产业的发展,软件测试被越来越多的软件企业重视,很多软件企业还设立了专门的软件测试部门,对软件测试人员的需求量非常大,而真正能符合软件测试的人员却很短缺。
所以,软件测试技术作为高职软件技术专业的一门专业课程,教学模式的改革势在必行。
传统的软件测试课程以测试的理论知识为主,忽视了软件企业中真实测试岗位的要求,造成课堂教学与测试岗位需求的不一致。
本课程以企业软件测试工程师作为主讲教师,将企业中实际测试项目作为教学项目,为学生提供个尽量真实的软件测试环境,让学生真正参与到测试中来。
通过学习该课程,让学生了解软件测试的基本过程,掌握单元测试、功能测试、系统测试的一般步骤和方法,并能够进行相应测试。
1 测试项目的选择在基于项目的课程设计中,测试项目设计是一个关键环节。
本课程确定以项目作为载体的设计思路后,选取企业中实际测试的项目作为教学项目,这样的项目既有在企业中应用的普遍性和典型性,又能有效地促进学生职业能力发展,达到本课程的教学目标。
在本课程中选择“能力验证样品软件”作为测试项目。
2 测试项目的实施2.1 测试环境的搭建在软件测试企业中,测试人员作为软件项目开发的一分子,为了及时、有效的与程序设计人员进行沟通,通常应用BugFree来实现缺陷管理。
BugFree是基于PHP和MySQL开发,免费、开源的缺陷管理系统,通过该软件能很好的协调开发人员、测试人员和需求三方的关系,规范软件的研发流程。
2.2 测试小组的确定在项目测试过程中,以教师引导、学生自愿为原则,每五人组成一个小组,每个小组的总体能力、水平相当,并保证每个小组至少有一名组织能力较强的学生作为组长,负责协调教师与学生、小组成员之间以及小组之间的关系等工作。
工程测试技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解工程测试技术的基本概念、原理和方法;2. 掌握工程测试设备的使用、维护及数据处理方法;3. 了解工程测试技术在各领域的应用及其重要性。
技能目标:1. 能够运用所学知识,正确操作工程测试设备,进行实际测试;2. 能够分析测试数据,处理测试结果,并撰写测试报告;3. 能够针对具体问题,设计简单的工程测试方案。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对工程测试技术学习的兴趣,激发他们的求知欲;2. 培养学生严谨、细致的科学态度,提高他们的实践能力;3. 增强学生的团队合作意识,培养他们在团队中沟通、协作的能力;4. 使学生认识到工程测试技术在国家经济建设和社会发展中的重要作用,增强他们的社会责任感和使命感。
课程性质分析:本课程为专业技术课程,旨在让学生掌握工程测试技术的基本知识和技能,培养他们在实际工程中的应用能力。
学生特点分析:学生为高年级本科生,具备一定的专业基础知识,具有较强的学习能力和实践能力,但对工程测试技术的了解尚浅。
教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,强化实践操作环节,提高学生的实际应用能力。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识运用到实际工程测试中,为将来的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 工程测试技术概述- 了解工程测试技术的定义、分类及其发展历程;- 掌握工程测试技术的基本原理和常用测试方法。
2. 工程测试设备与仪器- 学习各种工程测试设备的工作原理、性能指标及选用方法;- 掌握常用测试仪器的操作、维护及故障排除方法。
3. 数据采集与处理- 学习数据采集系统的工作原理和构成;- 掌握数据预处理、分析及报告撰写方法。
4. 工程测试应用案例分析- 分析工程测试技术在建筑、机械、电子等领域的应用案例;- 学习不同行业工程测试的特点和解决方案。
5. 实践教学环节- 设计工程测试方案,进行实际操作训练;- 分析测试数据,撰写测试报告。
测试技术课程设计设计题目:压电式加速度传感器测加速度专业:应用物理专业学号:3100831002班级:应物101学生:王兵指导教师:屈光辉2011 年秋季学期 1压电晶体传感器测量加速度的研究摘要运动是绝对的,静止是相对的。
日常生活中我们每时每刻都要和运动打交道。
因此与之相关的加速度的测量和研究也就显得尤为重要。
所以,得到一种简便,可靠又经济的加速度测量器对我们的生活就显得格外重要。
本文基于压电晶体的压电效应,传感器的设计与应用,牛顿运动定律及电子技术等相关知识展开研究并最终完成加速度的测量。
整个检测系统共包括三大部分,具体简述如下:1.信号拾取元件:基于压电晶体的压电效应,又因为压电效应产生的电量(或信号)比较微弱。
因此,采用不同极性的粘贴方法将两片压电片连接,并且将其与相应的元件组合,利用牛顿运动定律将物体加速度(运动量)的测量转换为压电晶体表面的电荷或电压(电学量)的测量。
2.检测与转换元件:在第一阶段(信号拾取阶段)采用不同极性粘贴的方法可以获得比单片大一倍的电量。
因此,在此采用电荷放大器用来检测和放大已有信号。
3.信号输出与显示元件:将放大的电信号通过一定的元件并做相应的处理,使得最终以加速度的数据输出显示。
目录摘要 (i)1.压电式传感器基本原理 (1)1.1 压电现象及其常见的压电材料 (1)1.2 压电效应的基本原理 (3)1.3 压电元件的结构形式 (4)1.4 压电式加速度传感器的基本结构及其原理 (5)2.压电式传感器信号的测量与显示 (6)2.1 压电式传感器的等效电路 (6)2.2 压电式传感器的测量电路 (7)2.3 压电式加速度传感器的灵敏度分析 (8)2.4 信号的输出与显示 (8)参考文献 (9)1 压电式传感器基本原理1.1 压电现象及其常见的压电材料某些电介质(晶体),当沿着一定方向施加力时,内部会产生极化现象,同时在它的两个表面会产生电性相反的极化电荷,当去掉外力时,极化现象会消失,这种现象就是压电现象,而当外力反向时,每个表面产生的极化电荷电性也会改变。
当在介质的极化方向施加电场时,电介质会发上形变,这种现象叫做“逆压电现象” “压电现象”可以将机械能转化为电能,而“逆压电现象”是将电能转化为机械能,整个能量转化关系如(图1.1-1)所示:自然界许多晶体都具有压电效应,而常见的压电现象比较明显的有石英晶体,钛酸钡等。
压电材料又可划分为许多种类型:压电晶体,压电陶瓷,高分子乙稀,半导体等。
但是生活中比较常见的就是压电晶体和压电陶瓷,现简介如下: 石英晶体石英晶体主要分为天然石英晶体和和人工石英晶体,都属于单晶体,外形结构呈六面体,具有各向异性。
晶体结构图如下(图1.1-2)所示。
低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出,柱面有横纹,类似于六方双锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所形成的。
石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。
纯净的石英无色透明,玻璃光泽,贝壳状断口上具油脂光泽,无解理。
石英具有强烈的压电性,即用力敲打时会产生火花,这也就是钻石取火的方法。
压电陶瓷压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,属于无机非金属材料,是一种具有压电效应的材料。
压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声呐系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。
地震是毁灭性的灾害,而且震源始于地壳深处,以前很难预测,使人类陷入了无计可施的尴尬境地。
压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,用它来制作地震仪,能精确地测出地震强度,指示出地震的方位和距离。
压电陶瓷的制造特点是在直流电场下对压电陶瓷进行极化处理,使之具有压电效应。
整个极化过程如(图1.1-3)所示。
图1.1-3压电晶体极化过程图未极化 极化 极化后图1.1-2 石英晶体结构图晶体极化前,每个自发形成的小区域都有一定的极化方向,从而存在一定的电场。
自然情况下,各个电场的方向都杂乱无章,因此对外不显电性,进而不会产生压电效应。
为了使压电陶瓷具有压电效应,必须在一定的条件下对其进行极化处理(一般极化电场为3~5kV/mm ,温度100~150°C,时间5~20min 。
这三者是影响极化效果的主要因素),给压电陶瓷施加外加电场使电畴规则排布,进而具有压电效应。
而且外加电场的方向是压电陶瓷的极化方向。
在外加电场的作用下,电畴的极化方向发生移动,所有电畴趋于外电场的方向排布。
当外电场去掉后,电畴极化方向基本保持原极化方向不变,压电陶瓷的极化强度不再为零。
此时如果受到一定条件的应力就会产生压电现象。
1.2 压电效应的基本原理从晶体结构方面研究,晶体缺乏中心对称是压电现象的主要原因。
现以石英晶体为例简述压电效应的基本原理及其相关性质。
如(图1.2-1)所示,为石英晶体切割方向和各轴向示意图,x 为电轴,y 为机械轴,z 为光轴。
从石英晶体上沿轴向切线切下的一片平行六面体晶体称为压电晶片,如(图1.2-2)所示。
石英晶体按特定方向切片后,沿x 轴的力作用时产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”;沿y 轴向的压电效应为“横向压电效应”;沿z 轴向不会产生压电效应。
压电元件受力后,表面电荷与外力成如下关系:dF Q (1.2-1) 公式中的d 为压电系数,F 为外作用力。
当压电晶体受到x 轴向的压力x F 时,在垂直于x 轴向的轴面上会产生电荷,其大小为:图1.2-1 石英晶体的晶轴图1.2-2 按特定方向的切片x x F d Q 1= (1.2-2) 公式中x F ,是x 轴方向的应力,1d 是x 轴向压电系数。
同一晶体,当受到y 轴向压力x F 时,仍然会在垂直x 轴向的表面上产生电荷,只是电荷极性相反,而且电荷与外力成如下关系:y y F abd Q 2=(1.2-3) 公式中,y F 为y 轴方向的应力,2d 为y 轴方向的压电系数,a 和b 分别为晶体切片的长度和厚度。
晶体的压电常数都为常系数,根据石英晶体的轴对称条件,x 和y 方向的压电系数具有如下关系:21d d -= (1.2-4) 1.3 压电元件的结构形式实际中,为了提高压电元件的灵敏度,使压电信号更容易检测或测量,通常将多片压电晶片组合起来使用。
然而由于电荷的极性存在,因此有两种连接方式。
分别为串联和并联方法。
并联方法如(图1.3-1)所示,为电路连接方式。
两个压电片受到的形变性质相反,这种连接方式相当于两个电容并联,这样电容和电荷量就会增长一倍,这种条件下的电容,电荷,电压可分别表示如下:C C 2=' ;Q Q 2=' ;U U ='由于并联接法输出电荷大,本身电容大,时间常数大,适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的地方。
串联方法如(图1.3-2)所示,为电路连接方式。
两个压电片的形变性质也相反,此种连接方式相当于两个电容串联,这样就会使得电容在数值上缩小一倍,电压变为原来的两倍。
这图1.3-1 并联方法种方式的连接下电容,电荷,电压可分别表示为:2C C =' ; Q Q =' ;U U 2='由于串联接法输出电压大,本身电容小。
适宜用于以电压作输出信号,且测量电路输入阻抗很高的地方。
实际条件下,为了改变机电耦合性能,两压电片之间用导电胶连接起来,而且会采用金属薄片胶合在一起。
1.4 压电式加速度传感器的基本结构及其原理压电式加速度传感器的基本结构简图如(图1.4-1)所示,一共包含七个主要部分,分别为:两个压电片,两个轻质薄片,外壳,一个重物,两个劲度系数比较大的弹簧,以及一个质量比较大的基座等基本部件组合而成。
图中,上边的压电片记为压电片Q ′,下边的压电片记为压电片Q 。
分别用来感受上下两个压电片受到轻质薄片的均匀压力。
外壳用来保护器件内部元件。
轻质薄片不计质量,只是起到将弹簧的点压力转换成对压电片的面压力的作用。
并且采用劲度系数较大,质量相对比较小的弹簧,而且始终在这里能保证两个压电片都保持一定量的压缩状态。
重物采用质量较大的物体,用来感受加速度。
基座起到固定整个装置的作用,而且具有一定的保护作用。
假设存在加速度a ,方向向上。
此时重物的受力如(图 1.4-2)所示,由牛顿第二定律得:ma mg F F =--21 (1.4-1) 式中F 2为上面弹簧的作用力,F 1为下面弹簧的作用力。
现在再对两个轻质薄板做受力分析得到(图1.4-3)并且得到:图1.4-1 压电式加速度传感器结构图重 物 压电片Q ’ 压电片Q轻质薄片 基 座弹 簧 外 壳 图1.3-2 串联方法F d Q 1= ; F d Q '='2 (1.4-4) 选用性质相同的两个压电片则有:d d d ==21 综合以上各式得:g Q Q mda -'-=)(1(1.4-5) 式中d 为压电片得压电系数,m 为重物质量,Q 为来自下面压电片得信号,Q '为来自上面压电片的信号,g 为重力加速度。
2 压电式传感器信号的测量与显示2.1 压电式传感器的等效电路压电式传感器的压电元件在受到外力的作用时,会在一个电极表面聚集正电荷,在另一个表面聚集负电荷,因此压电式加速度传感器可以看成是一个电荷发生器或者是一个电容器。
若已知压电片的面积是S ,压电片厚度是b ,压电材料的相对介电常数为ε,等效电容器的电容值是:bSC a ε=(2.1-1)压电元件两侧电路的开路电压可等效为一电压源与电容串联,或等效为一电荷源和电容并联。
电容上的电压U ,电荷Q 与等效电容C a 三者关系为: aC QU =(2.1-2)压电元件作为压力传感器使用时,有两种等效电路形式。
在实际应用中,考虑到连接电缆的等效电容c C ,前置放大器输入电阻i R ,输入电容i C 以及传感器泄露电阻a R 得影响。
可以得到(图2.1-1)得两种等效电路。
在本文中由于在传感器的基本原理中选用的是两个压电片并联的方式,因此在本文中选用等效电荷源电路。
2.2 压电式传感器的测量电路由公式(1.4-5)可以看出:加速度与Q Q '-成正比,所以在这里选用等效电荷源,并且采用差动式放大输出。
电路的原理图如(图2.2-1)所示。
图中,Q 和Q '为两个信号输入端,R 1,R 2,R 3,C 2,C f ,C 3都为已知值,ε为直流电源,u o 为信号输出端。
图中采用双点反馈电路,即同时应用了负反馈,又利用倒相后得输出向正输入端得反馈。
因此具有如下优点:增益基本上不受从每个信号输入线到公共地线得电容平衡值得影响,可与对地绝缘的差动式对称输出压电传感器连用,仅感受传感器的差动输入电荷信号,并将其转化为低阻电压信号,具有抑制共模电压干扰信号的能力,并可以把杂散电磁场和电缆噪声的影响减至最低。