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大气压监测

发布时间:2019-07-06 17:59   发布人:金桂梅   浏览次数:248
任务3 大气压检测
任务名称:大气压检测授课学时:4课时

任务导图:


2.3 大气压检测.png


任务描述:

    在大气层中的物体,都要受到空气分子撞击产生的压力,这个压力称为大气压力。气压是随大气高度而变化的。海拔愈高,大气压力愈小;两地的海拔相差愈悬殊,其气压差也愈大。气象科学上的气压,是指单位面积上所受大气柱的重量(大气压强),也就是大气柱在单位面积上所施加的压力。天气的变化与大气压力、湿度和温度有关,特别是与气压的关系更为密切。一般讲,气压升高预示天气变晴,气压下降预示天气变阴或有雨,因此我们可以通过对大气压力的监测来预报天气。

    本任务利用压电传感器来检测大气压力的变化,从而预没天气变化趋势,对预报天气等有十分重要的意义。



                  学习

                  目标

               知识目标                 能力目标             素质目标

1.了解压电元件的材料;

2.熟悉压电元件的基本工作原理;

3.掌握压电元件的应用

1.会压电元件的连接方法;

2.会压电元件的应用。

1.养学生的创新精神与实践能力;

2.进学生个性发展,培养学生分析问题与解决问题的能力;

3.养学生的团队合作精神;

4.养学生的学习能力。

任务重点:

 压电效应与压电材料;压电晶体与压电陶瓷的区别;压电式传感器的工作原理、等效电路与测量电路。


任务难点:

(1)什么叫正压电效应和逆压电效应?什么叫纵向压电效应和横向压电效应?

(2)石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么?

(3)简述压电陶瓷的结构及其特性。

(4)画出压电元件的两种等效电路。

(5)电荷放大器所要解决的核心问题是什么?试推导其输入输出关系。

(6)简述压电式加速度传感器的工作原理。


教学方法:

演示操作方法、分组讨论法。

教学手段:

播放多媒体资源手段、现场指导。

英语词汇:

压电效应(piezoelectric effect) 、转换性能(Conversion performance) 、机械性能(mechanical property) 、 稳定性(stability)、 介电常数(dielectrc  constant) 、电阻率(specific resistance)、 刚度(severity)、 石英晶体(quartz crystal) 、 高分子材料(high polymer material)、 等效电路(equivalent circuit)

                                                                              教 学 资 源 区

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    小组自评表

    小组互评表

多媒体资源区

1. PPT

2. 视频

项目2-21大气压检测任务描述

项目2-22压电效应

项目2-23压电效应机理

项目2-24压电材料的特性

项目2-25常见的压电材料—石英晶体

项目2-26常见的压电材料—压电高分子材料

项目2-27常见的压电材料—压电陶瓷

项目2-28压电式传感器的等效电路

项目2-29压电传感器测量电路-电压放大器

项目2-30压电传感器测量电路-电荷放大器

项目2-31压电元件的连接形式

3. 动画

练习
参考答案

1、压电元件在使用时常采用多片事联成并联的结构形式。试述在不同连接下输出人电荷、电容的关系,它们分别适用于何种应用场合?


2、压电材料的主要特性多数有哪些?

3、为什么压电式传感常通常用来测量动志或瞬态参量?

4、压电式传感器的前置放大器的作用是什么?电压式与电荷式前置放大器各有特点?

1、答:并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了1倍,电容量也增加了1倍,

输出电压与单片时相同。适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同,总电容量为单片时的一半,输出电压增大了1倍。适宜以电压作输出信号且测量电路输入阻抗很高的场合。

2、答:压电材料的主要特性参数有:(1)压电常数:压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数,它直接关系到压电输出的灵敏度。(2)弹性常数:压电材料的弹性常数、 刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。(3)介电常数:对于一定形状、尺寸的压电元件,其固有电容与介电常数有关;而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。(4) 机械耦合系数:在压电效应中,其值等于转换输出能量(如电能)与输入的能量(如机械能)之比的平方根; 它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。(5)电阻压电材料的绝缘电阻:将减少电荷泄漏,从而改善压电传感器的低频特性。(6)居里点:压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点。

3、答:(1)作用是放大压电元件输出的微弱信号,并把高阻抗变换为低阻抗输出。

  (2)电压放大器电路简单、成本低廉,但其灵敏度易受电缆分布电容的影响。电荷放大器灵敏度受电缆分布电容的影响很小,可忽略不计,但价格较高,电路较复杂,调整较困难。

4、答:(1)作用是放大压电元件输出的微弱信号,并把高阻抗变换为低阻抗输出。

(2)电压放大器电路简单、成本低廉,但其灵敏度易受电缆分布电容的影响。电荷放大器灵敏度受电缆分布电容的影响很小,可忽略不计,但价格较高,电路较复杂,调整较困难。






  • 梁彦 2019-09-16 16:09:44
    什么叫正压电效应和逆压电效应?什么叫纵向压电效应和横向压电效应?
  • 刘道观 2019-09-16 16:10:56
    压电晶体与压电陶瓷的区别有哪些?
  • 刘冰 2019-09-16 16:11:03
    利用压电传感器来检测大气压力的变化,从而预没天气变化趋势,对预报天气等有十分重要的意义。
  • 郭靖敏 2019-09-16 18:03:26
    压电元件的基本工作原理
  • 冯建华 2019-09-16 18:08:28
    压电是加速传感器的工作原理
  • 韩培华 2019-09-16 18:08:46
    什么是应变效应?应变效应的主要特性是什么?
  • 林子瑞 2019-09-18 16:22:33
    压电效应的机理
  • 黄爱香 2019-09-18 16:22:57
    压电材料的主要特性参数是什么
  • 和帅帅 2019-09-18 16:25:24
    压电原理
  • 于振江 2019-09-25 15:57:37
    什么是应变效应,应变效应在生活中的应用
  • 张洪强 2019-09-25 16:00:34
    熟悉压电元件的基本工作原理
  • 刘佳乐 2019-11-14 10:08:06
    压电材料的主要特性多数有哪些?