尽可能大。
根据公式 K?ES L式中：E:弹性模量 S:受力面积 L:受力方向厚度
石英片的弹性模量为80 GPa，受力面积为60 mm2，厚度为2.4 mm，它的刚 度kq=2.00?106Nmm
导电片（银片）的弹性模量为71 GPa，受力面积为60 mm2，厚度为0.1 mm，它的刚度kd=4.26?107 Nmm
顶盖（铝合金）的弹性模量70 GPa，受力面积为80 mm2，厚度为1.0 mm，它的刚度为kt=5.60?106 Nmm
基座（钛合金）的弹性模量为120.2 GPa，受力面积为70 mm2，厚度21 mm，它的刚度kb=4.01?105 Nmm
预紧螺钉（钢质）的弹性模量为20.5 GPa，受力面积35 mm2，厚度为12 mm，它的刚度ks=5.98?104 Nmm
Eh3 根据公式K?2 2a(1??) 式中： E:弹性模量 h:厚度 a:直径
?：材料的泊松系数
顶盖的直径为12.1mm，所以顶盖的弹性部分刚度kt'=5.37?102Nmm ?=0.33，外壁的受力面积为7 mm，弹性模量21 GPa，受力方向厚度为39mm，它的刚
中原工学院-机电学院
度kb'=3.77?103Nmm
敏感部分组合刚度k1相当于顶盖，导电片，石英片，基座串联的刚度，即
k1?11111???ktkqkbkd=3.13?105Nmm
辅助部分刚度k2为顶盖弹性部分的抗弯刚度kt'与基座外壁的刚度kb'串联，再与
'kt'?kb预紧螺钉刚度ks并联： k2?'?ks =6.03?104Nmm 'kt?kb传感器的总刚度为k1与k2的并联 k?k1?k2=3.73?105Nmm
4、传感器的灵敏度
sq?nk1d11 k1?k2式中: n为晶体片的数目
d11=2.31 pCN sq=3.88 pCN
5、传感器的谐振频率
f0?12?k 式中：m为传感器的顶盖质量 m m???=（2.7?10?3?80?1）g=2.16?10?2kg 所以f=20.91kHz
第三章 测量电路
测量电路如下图所示
图三 压电传感器用高保真高阻抗放大器(OPA604)
中原工学院-机电学院
输入信号 输出信号
在自控系统或一些检测系统中，常应用压电器件作为传感器，借以实现将非
电量变为电信号，这类传感器等效的信号源具有内阻极高且信号很微弱的特点，因而也必须配接高输入阻抗的放大电路，而且放大电路还必须具有精确放大微弱信号的能力。如图给出了高保真运放OPA604构成的放大电路。该电路采用同相输入方式后可有效地提高放大器的输入阻抗，为了防止交流干扰，压电信号采用屏蔽线输入，该电路的电压放大倍数为：。AV?V0Vi? （1?R?R1）OPA604的主要参数:
总结
此次课程设计说明书是按照传感器原理与应用压电式传感器的设计要求设计的，并经过了严格的科学运算，充分的考虑到了各环节中可能出现的问题，参考
中原工学院-机电学院
了有关书籍。
本设计中对于传感器精度的确定和传感器各部分所用材料进行了相对缜密的计算。但是毕竟理论与实际不能够完全一致，本设计仅是理论部分，并没有应用于实际，所以还可能存在大量的问题，希望王伟老师能够理解和体谅。 在这次的设计中真的学到了很多的知识，它们是教科书中没有的，通过查阅资料以及上网手机与压电式传感器有关的内容，并把它们进一步理解，这是我的收获，我想这些知识在以后的学习中会发挥一定的作用。
参考文献
1、张洪润等编，《传感器技术大全》 北京航空航天大学出版社，2007 2、谭福年编，《常用传感器应用电路》 电子科技大学出版社，1996 3、单成祥编，《传感器的理论设计基础及其应用》 国防工业出版社， 1999
4、 刘迎春，叶湘滨。《传感器原理设计与应用》。国防科技大学出版社， 1997
5、赵继文、何玉彬编，《传感器与应用电路设计》 科技出版社，2002
中原工学院-机电学院
压电式力传感器的设计
