腕部式壓電感測脈搏檢測裝置原理圖

1. 手機那個測心率軟體原理是什麼

准確的手機檢測心率軟體是需要一定的手機硬體支持的。將感測器的監專測功能嵌入智能手機當中，屬同時將手機放在身體的不同位置。用戶可以將手機放在口袋或包里，可以在看視頻或聽一段語音對話時使用。

手機檢測心率軟體的項目目標是開發一個自動按照以往獲得人體正常心跳和呼吸頻率的方法，來恢復脈搏和呼吸波形。該種方法的准確性可與美國食品與葯物管理局（FDA）批準的監測心電圖（ECG）和呼吸的設備相抗衡。

(1)腕部式壓電感測脈搏檢測裝置原理圖擴展閱讀

植入式心臟檢測儀的手機檢測心率軟體的應用前景，主要用於不明原因暈厥和心悸患者的診斷，這項心律失常檢測技術有重要的臨床應用價值。

隨著技術的進步，植入式心臟檢測裝置逐漸向微型化和多功能化發展，在臨床上可以幫助患者，特別是對於行動不便、就醫困難的老年人，為老年人提供家庭社區健康監測甚至早期預警和診療，推動老齡化社會在醫療和健康管理領域的進步發展。

2. 有人做過【計數式8位A/D轉換器的設計與製作】的課題嗎求圖、求指導、、、、 急、、、、、

摘要： 數字脈搏測試儀是用來測量一個人心臟跳動次數的電子儀器，也是心電圖的主要組成部分。由給出的設計技術指標可知，脈搏計是用來測量頻率較低的小信號（感測器輸出電壓一般為幾個毫伏），它的基本功能是：用感測器將脈搏的跳動轉換為電壓信號，並加以放大、整形和濾波。在短時間內（15S內）測出每分鍾的脈搏數。它的作用可以在15S內測量1MIN的脈搏數，並且顯示其數字。正常人脈搏數為60-80次/MIN，嬰兒為90-100次/MIN，老人為100-150次/MIN關鍵詞：計數、解碼、顯示電路、振盪器、電脈沖 第一章 設計任務及要求1.1設計任務設計並製作一個電子脈搏計電路1.2設計要求 1 感測器接受脈搏信號後能可靠的轉換為數字脈沖 2 定時部分的時間要精確3 顯示孰能能鎖存和具有復位功能第 二章 數字式脈搏計的設計方案和選擇 採用脈搏計測量心臟跳動頻率，不但精確，而且使用方便，顯示結果也十分醒目。2.1 分析設計課題要求 正常人的脈搏次數是每分鍾60-80次（嬰兒為90-140次，老年人則為50-150次），這種頻率信號屬於低頻范疇。因此，脈搏計是用來測量低頻信號的裝置，它的基本功能要求應該是： 1.要把人體的脈搏（振動）轉換成電信號，這就是需要藉助感測器。 2.對轉後的電信號要進行放大和整形等處理，以保證其它電路能正常加工和處理。 3.在很短的時間（若干秒）里，測出經放大後的電信號頻率值。總之，脈搏計的核心是要對低頻電脈沖信號在固定的短時間內計數，最後以數字形式顯示出來。可見，脈搏計主要組成部分是計數器和數字顯示器 2.2 確定總體設計方案。 脈搏計的上述功能要求，可採用兩個不同的方案來實現： 1.把轉換為電信號的脈搏信號，在單位時間內（一分鍾或半分鍾）進行計數，並用數字顯示其計數值，從而直接得到每分鍾的脈搏數。 感測器 放大與整形 倍頻器 基準時間產生電路 控制電路 計數解碼顯示 方案I 如圖1-1所示，圖中各部分的作用如下： 圖1-1 脈搏計方案I 方案Ⅱ 如圖1-2所示。該方案是首先測出脈搏跳動5次所需的時間，然後再換算為每分鍾脈搏跳動的次數，這種測量方法的誤差小，可達±1次／min。此方案的感測器、放大與整形、計數、解碼、顯示電路等部分與方案I完全相同，現將其餘部分的功能敘述如下：1) 1) 六進制計數器 用來檢測六個脈搏信號，產生五個脈沖周期的門控信號。2) 2) 基準脈沖(時間)發生器 產生周期為0.1s的基準脈沖信號。3) 3) 門控電路 控制基準脈沖信號進入8位二進制計數器。4) 4) 8位二進制計數器 對通過門控電路的基準脈沖進行計數，例如5個脈搏周期為5s，即門打開5s的時間，讓0.1s周期的基準脈沖信號進入8位二進制計數器，顯然計數值為50，反之，由它可相應求出5個脈沖周期的時間。5) 5) 定脈沖數產生電路 產生定脈沖數信號，如3000個脈沖送入可預置8位計數器輸入端。6) 6) 可預置8位計數器 以8位二進制計數器輸出值（如50）作為預置數，對3000個脈沖進行分頻，所得的脈沖數（如得到60個脈沖信號），即心率，從而完成計數值換成每分鍾的脈搏次數。現在所得的結果即為每分鍾的脈搏數。六進制計數器 8位二進制計數器 可預置8位計數器 基準時間發生器 門控電路 解碼顯示電路 放大與整形 感測器 定脈沖數產生電路 圖1-2 脈搏計方案Ⅱ 兩方案比較 方案Ⅰ結構簡單，易於實現，但測量精度偏低；方案Ⅱ電路結構復雜，成本高，測量精度較高。根據設計要求，精度為 ±4次／min，在滿足設計要求的前提下，應盡量簡化電路，降低成本，故選擇方案Ⅰ第 三 章 單元電路設計 3.1感測器 為了把脈搏轉換成電信號，應用壓電式感測器。它有兩種基本類型：石英晶體和壓電陶瓷。前者溫度穩定性和機械強度都很高，工作溫度范圍寬，轉換精度也高。而壓電陶瓷是人工製造的壓電材料，優點是壓電系數大、靈敏度高、價格便宜，只是溫度穩定性和強度不如石英晶體。1）感測器：感測器採用了紅外光電轉換器，作用是通過紅外光照射人的手指的血脈流動情況，
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3. 哪些感測器能用於振動的測量

振動感測器按其功能可有以下幾種分類方法：
按機械接收原理分：相對式、慣性式；
按機電變換原理分：電動式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；
按所測機械量分：位移感測器、速度感測器、加速度感測器、力感測器、應變感測器、扭振感測器、扭矩感測器。
1、相對式電動感測器
電動式感測器基於電磁感應原理，即當運動的導體在固定的磁場里切割磁力線時，導體兩端就感生出電動勢，因此利用這一原理而生產的感測器稱為電動式感測器。
相對式電動感測器從機械接收原理來說，是一個位移感測器，由於在機電變換原理中應用的是電磁感應電律，其產生的電動勢同被測振動速度成正比，所以它實際上是一個速度感測器。
2、電渦流式感測器
電渦流感測器是一種相對式非接觸式感測器，它是通過感測器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動位移或幅值的。電渦流感測器具有頻率范圍寬（0～10 kHZ），線性工作范圍大、靈敏度高以及非接觸式測量等優點，主要應用於靜位移的測量、振動位移的測量、旋轉機械中監測轉軸的振動測量。
3、電感式感測器
依據感測器的相對式機械接收原理，電感式感測器能把被測的機械振動參數的變化轉換成為電參量信號的變化。因此，電感感測器有二種形式，一是可變間隙，二是可變導磁面積。
4、電容式感測器
電容式感測器一般分為兩種類型。即可變間隙式和可變公共面積式。可變間隙式可以測量直線振動的位移。可變面積式可以測量扭轉振動的角位移。
5、慣性式電動感測器
慣性式電動感測器由固定部分、可動部分以及支承彈簧部分所組成。為了使感測器工作在位移感測器狀態，其可動部分的質量應該足夠的大，而支承彈簧的剛度應該足夠的小，也就是讓感測器具有足夠低的固有頻率。
根據電磁感應定律，感應電動勢為：u=Blx&r
式中B為磁通密度，l為線圈在磁場內的有效長度， r x&為線圈在磁場中的相對速度。
從感測器的結構上來說，慣性式電動感測器是一個位移感測器。然而由於其輸出的電信號是由電磁感應產生，根據電磁感應電律，當線圈在磁場中作相對運動時，所感生的電動勢與線圈切割磁力線的速度成正比。因此就感測器的輸出信號來說，感應電動勢是同被測振動速度成正比的，所以它實際上是一個速度感測器。
6、壓電式加速度感測器
壓電式加速度感測器的機械接收部分是慣性式加速度機械接收原理，機電部分利用的是壓電晶體的正壓電效應。其原理是某些晶體（如人工極化陶瓷、壓電石英晶體等，不同的壓電材料具有不同的壓電系數，一般都可以在壓電材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受變形時，它的晶體面或極化面上將有電荷產生，這種從機械能（力，變形）到電能（電荷，電場）的變換稱為正壓電效應。而從電能（電場，電壓）到機械能（變形，力）的變換稱為逆壓電效應。
因此利用晶體的壓電效應，可以製成測力感測器，在振動測量中，由於壓電晶體所受的力是慣性質量塊的牽連慣性力，所產生的電荷數與加速度大小成正比，所以壓電式感測器是加速度感測器。
7、壓電式力感測器
在振動試驗中，除了測量振動，還經常需要測量對試件施加的動態激振力。壓電式力感測器具有頻率范圍寬、動態范圍大、體積小和重量輕等優點，因而獲得廣泛應用。壓電式力感測器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效應，即壓電式力感測器的輸出電荷信號與外力成正比。
8、阻抗頭
阻抗頭是一種綜合性感測器。它集壓電式力感測器和壓電式加速度感測器於一體，其作用是在力傳遞點測量激振力的同時測量該點的運動響應。因此阻抗頭由兩部分組成，一部分是力感測器，另一部分是加速度感測器，它的優點是，保證測量點的響應就是激振點的響應。使用時將小頭（測力端）連向結構，大頭（測量加速度）與激振器的施力桿相連。從「力信號輸出端」測量激振力的信號，從「加速度信號輸出端」測量加速度的響應信號。
注意，阻抗頭一般只能承受輕載荷，因而只可以用於輕型的結構、機械部件以及材料試樣的測量。無論是力感測器還是阻抗頭，其信號轉換元件都是壓電晶體，因而其測量線路均應是電壓放大器或電荷放大器。
9、電阻應變式感測器
電阻式應變式感測器是將被測的機械振動量轉換成感測元件電阻的變化量。實現這種機電轉換的感測元件有多種形式，其中最常見的是電阻應變式的感測器。
電阻應變片的工作原理為：應變片粘貼在某試件上時，試件受力變形，應變片原長變化，從而應變片阻值變化，實驗證明，在試件的彈性變化范圍內，應變片電阻的相對變化和其長度的相對變化成正比。

4. 壓電式感測器的前置放大器的作用是什麼

壓電式感測抄器的前置放大器襲的作用是改變阻抗。解決感測器與放大器之間的匹配。隔離放大器輸入電阻小的問題。

前置放大器在放大有用信號的同時也將雜訊放大，低雜訊前置放大器就是使電路的雜訊系數達到最小值的前置放大器。
對於微弱信號檢測儀器或設備，前置放大器是引入雜訊的主要部件之一。
整個檢測系統的雜訊系數主要取決於前置放大器的雜訊系數。儀器可檢測的最小信號也主要取決於前置放大器的雜訊。
前置放大器一般都是直接與檢測信號的感測器相連接，只有在放大器的最佳源電阻等於信號源輸出電阻的情況下，才能使電路的雜訊系數最小。
音源選擇電路的作用是選擇所需的音源信號送入後級，同時關閉其他音源通道。
輸入放大器的作用是將音源信號放大到額定電平，通常是1V左右。
音質控制的作用是使音響系統的頻率特性可以控制，以達到高保真的音質；或者根據聆聽者的愛好，修飾與美化聲音。

5. 壓力感測器的工作原理

一、壓電壓力感測器

壓電式壓力感測器主要基於壓電效應（Piezoelectric effect），利用電氣元件和其他機械把待測的壓力轉換成為電量，再進行相關測量工作的測量精密儀器，比如很多壓力變送器和壓力感測器。壓電感測器不可以應用在靜態的測量當中，原因是受到外力作用後的電荷，當迴路有無限大的輸入抗阻的時候，才可以得以保存下來。但是實際上並不是這樣的。因此壓電感測器只可以應用在動態的測量當中。它主要的壓電材料是：磷酸二氫胺、酒石酸鉀鈉和石英。壓電效應就是在石英上發現的。

振弦式壓力感測器的敏感元件是拉緊的鋼弦，敏感元件的固有頻率與拉緊力的大小有關。弦的長度是固定的，弦的振動頻率變化量可用來測算拉力的大小，即輸入是力信號，輸出的是頻率信號。振弦式壓力感測器分為上下兩個部分組成，下部構件主要是敏感元件組合體。上部構件是鋁殼，包含一個電子模塊和一個接線端子，分成兩個小室放置，這樣在接線時就不會影響電子模塊室的密封性。

振弦式壓力感測器可以選擇電流輸出型和頻率輸出型。振弦式壓力感測器在運作式，振弦以其諧振頻率不停振動，當測量的壓力發生變化時，頻率會產生變化，這種頻率信號經過轉換器可以轉換為4~20mA的電流信號。

6. 跪求· ··關於活塞式壓電式壓力感測器的課程設計，包括各個參數的詳細計算和活塞式感測器的圖片

活塞式壓電感測器課程設計

專業:測控技術與儀器

班級:08測控

姓名:單雨

目 錄
引言 1
1.感測器課程設計的目的和任務 2
1.1目的 2
1.2要求 2
2.感測器設計方案的選擇 3
2.1感測器種類的選擇 3
2.2感測器支承的選擇 4
2.3電級結構的選擇 5
3.感測器機械設計各部分的參數確定 7
3.1晶片的參數 7
3.1.1壓電系數 7
3.1.2晶片的直徑的確定 9
3.2驗算 9
3.3電極的設計 12
3.4彈簧設計 12
4.感測器整體的結構設計 15
附錄 16
參考書目 17

引 言
壓電式壓力感測器基於壓電效應的壓力感測器。它的種類和型號繁多，按彈性敏感元件和受力機構的形式可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式主要由本體、膜片和壓電元件組成（見圖）。壓電元件支撐於本體上，由膜片將被測壓力傳遞給壓電元件，再由壓電元件輸出與被測壓力成一定關系的電信號(見壓電式感測器)。這種感測器的特點是體積小、動態特性好、耐高溫等。現代測量技術對感測器的性能出越來越高的要求。例如用壓力感測器測量繪制內燃機示功圖，在測量中不允許用水冷卻，並要求感測器能耐高溫和體積小。壓電材料最適合於研製這種壓力感測器。目前比較有效的辦法是選擇適合高溫條件的石英晶體切割方法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶體可耐350℃的高溫。而LiNbO3單晶的居里點高達1210℃，是製造高溫感測器的理想壓電材料。
壓電式壓力感測器的結構類型很多，但它們的基本原理與結構仍與前述壓電式加速度和力感測器大同小異。突出的不同點是，它必須通過彈性膜、盒等，把壓力收集、轉換成力，再傳遞給壓電元件。為保證靜態特性及其穩定性，通常多採用石英晶體作壓電元件。壓電壓力感測器種類及型號繁多，按彈性敏感元件分，主要有兩種，活塞式和膜片式。在壓電式感測器中，常採用兩或兩片以上的壓電元件組合、並聯兩種方式工作，並聯時，輸出電容大、電荷大，同時，時間常數τ= 大，宜於用於緩慢信號的測量，並宜用於以電荷作輸出的場合。串聯時，輸出電壓高，自身電容小，宜使用於輸出為電壓及測量電路的輸入阻抗很高的場合。活塞式壓力感測器也分為中壓活塞式和高壓活塞式感測器。根據要求選擇的時活塞式直接支承並聯式感測器。其主要是根據外界受力的變化來轉變成電壓的變化從而測到外界的壓力的變化,壓力與外接電壓是一個線性變化的關系。下面就是壓電式壓力感測器的具體選擇方案等說明書

1.感測器課程設計的目的和任務
1.1目的
（1）. 鞏固所學知識，加強對感測器原理的進一步理解；
（2）. 理論與實際相結合，「學以致用」；
（3）. 綜合運用知識，培養獨立設計能力；
（4）. 著重掌握典型感測器的設計要點，方法與一般過程；
（5）. 培養學生精密機械與測控電路的設計能力。
1.2要求
(1)．設計時必須從實際出發，綜合考慮實用性、經濟性、安全性、先進性及操作維修方便。如果可以用比較簡單的方法實現要求，就不必過份強調先進性。並非是越先進越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應不惜多用一些元件或採用性能較好的元件，不能單純考慮簡單、經濟；
(2)．獨立完成作業。設計時可以收集、參考感測器同類資料，但必須深入理解，消化後再借鑒。不能簡單地抄襲；
(3)．在課程設計中，要隨時復習感測器的工作原理。積極思考。不能直接向老師索取答案和圖紙。
(4). 設計感測器測頭機械機構方案,繪制總裝圖(CAD為工具),編寫感測器設計說明書。

2.感測器設計方案的選擇
設計一台活塞式壓電式壓力感測器
設計的參數
1.量程范圍（壓縮）40 MPa
2.靈敏度為1.6×10-3pC/Pa
3.固有頻率≥40kHz
4.線性度≤1％
5.絕緣電阻≥1012Ω
壓電式壓力感測器的結構類型很多，但它們的基本原理與結構仍與前述壓電式加速度和力感測器大同小異。突出的不同點是，它必須通過彈性膜、盒等，把壓力收集、轉換成力，再傳遞給壓電元件。為保證靜態特性及其穩定性，通常多採用石英晶體作壓電元件。其結構主要是由本體、彈性敏感元件和壓電轉換元件組成。
2.1 感測器種類的選擇
壓電壓力感測器種類及型號繁多，按彈性敏感元件分，主要有兩種，活塞式和膜片式。
活塞式壓電式感測器的應用特點：
(1)靈敏度和解析度高，線性范圍大，結構簡單、牢固，可靠性好，壽命長；
(2)體積小，重量輕，剛度、強度、承載能力和測量范圍大，動態響應頻帶寬，動態誤差小；
(3) 易於大量生產，便於選用，使用和校準方便，並適用於近測、遙測。

（a）中壓活塞式 感測器 (b) 膜片式石英壓力感測器結構圖

圖 1 壓電式壓力感測器結構圖
圖(a) 1本體 2活塞3彈簧4晶片5絕緣套6晶片7電極 8絕緣套9晶體10墊塊

圖(b) 1街頭 2絕緣套3芯體4絕緣管 5電極引線6本體7晶體8壓塊9絕緣管10壓緊螺母11繁定螺母

2.2感測器支承的選擇

(a) 直接支承 (b)間接支承
圖 2 壓電壓力感測器結構簡圖
1本體 2支撐螺桿3壓電轉換元件4電極5壓電轉換元件6膜片
圖1 中(a)為晶片直接支承在本體上 （b） 為晶片間接支承在本體上。這兩種結構形式的諧振頻率相差很大。
2.3 電級結構的選擇
感測器的固有頻率為 0¬2=K/m，為了使活塞活動靈活，必須增加長度，這樣將使質量 增加而使 下降，一般取 0 30kHz 。如果採用導電膠粘接晶片和電極，可提高剛度K，使 0 提高至40kHz。
在壓電式感測器中，常採用兩或兩片以上的壓電元件組合、並聯兩種方式工作，如下圖所示。

（a）並聯方式 （b）串聯方式

圖3 壓電式的連接方式

(1)並聯結構
如圖5（a）所示，負極集中在中間，正極為上、下兩個面的串聯，此種方式稱為並聯方式。
n片並聯時，並聯輸出電容為
輸出電壓為
極板上電荷為
式中 n ¬——片數；
C1、U1、Q1——單片時的電容、電壓、電荷量。

(2)串聯結構
如圖5（b）所示，上極板為正極，下極板為負極，中間正、負電荷抵消方式稱為串聯結構形式。
輸出電荷量為

輸出電壓為

輸出電容量為

由此可見：
（1） 並聯時，輸出電容大、電荷大，同時，時間常數τ= 大，宜於用於
慢信號的測量，並宜用於以電荷作輸出的場合。
（2） 串聯時，輸出電壓高，自身電容小，宜使用於輸出為電壓及測量電路的
入阻抗很高的場合。

根據要求選擇的時活塞式直接支承並聯式感測器

3.感測器機械設計各部分的參數確定:
3.1晶片參數確定
3.1.1 壓電系數
根據正壓電效應原理可知，當一個平行於X軸的力Fx作用於垂直於X軸的壓電元件的平面上時，則在該平面上產生的點和密度為
1=d11 1=d11=d11 （3-1）
式中 d11———壓電系數：晶體受單位力作用時產生的電荷量；
1———Ax面上的作用應力。
所以，在彈性限內電荷密度 1與應力（作用力）成正比。
如果同時在壓電原件的x、y、z三個軸向上作用拉（壓）力，對yz、xy、xz平面上作用切向力，則個平面上的電荷密度可用數學表達式表示如下：
1= d11 1+ d12 2+ d13 3+ d14 23+ d15 31+ d16 12
2= d21 1+ d22 2+ d23 3+ d24 23+ d25 31+ d26 12 （3-2）
3= d31 1+ d32 2+ d33 3+ d34 23+ d35 31+ d36 12

式中 1、 2、 3——Ax、Ay、Az 各平面上的電荷密度；
1、 2、 3——Ax、Ay、Az平面上作用的軸向應力；
23、 31、 12——切向應力；
dij——壓電系數
將式（1-8）以矩陣形式表示，則有

1
2

1 3

2 =D 4

3 5

6

式中 4= 23， 5= 31， 6= 12

d11 d12 d13 d14 d15 d16
D= d11 d12 d13 d14 d15 d16 （3-3）
d11 d12 d13 d14 d15 d16

式（1-4）稱為壓電系數矩陣。實驗得到石英晶體的壓電系數矩陣為

2.31 -2.31 0 0.67 0 0
D= 0 0 0 0 -0.67 -4.62 （3-4）

0 0 0 0 0 0
由式（3-4）可知
（1） 壓電系數矩陣是正確選擇力—電轉換方式和轉換效率的重要依據；
（2） 石英晶體不是在任何方向都存在壓電效應；
（3） 石英晶體的壓電系數共有18個。但由於晶體的對稱性，可以確定的壓電系數只有兩個。
對於右旋石英晶體， <0和 >0：對於左旋石英晶體則是 >0, <0，即
= 2.3× C/N, = 7.3× C/N
3.1.2晶片的直徑的確定
為縱向靈敏度的計算公式為
SQ =nd11•A （3-5）
SQ=1.6×10-3 Pc/Pa=1.6×10-15C/Pa
所以 1.6× =2×2.3× ×A
A=348
A=
D=21.06mm
晶片直徑及厚度大於0.5mm
3.2驗算
彈性元件的材料應具有：
（1)強度高和耐蝕性好；
（2)彈性模量要高；
（3)溫度系數要低。
彈性儲能是衡量彈性材料的一個重要指標。彈性儲能是指單位體積所吸收最大變形的功，它表示在彈性元件的材料吸收最大變形功時，而不產生永久變形的能力。
最大變形功為

式中 W——最大彈性變形功；
——彈性極限；
E——彈性模量。
由上式可見：
（1）要使W增加，則必使E減小；
（2）但彈性元件要求有較高E值；
（3）以上兩者矛盾，綜合考慮，常取E值高的材料作彈性元件；
（4）測量超高壓時，選用超高強度的合金材料（ >1600MPa），如馬氏體、不銹鋼、鎳鈷鉬合金等。
無論選用哪種材料，都要求具有良好的機械加工性能、熱處理性能和焊接性能好等。

要保持具有良好的線性。
具有良好的線性關系必使在最大動態力作用下不脫離接觸，此時，必須滿足以下條件：在最大動態力作用下產生的變形 不超過預應力產生的變形x，即

最大動態力為 ，由胡克定律，由

因而，在此動態力作用下產生的變形為

在位移 下產生的彈性力為

所以最小預用力為

顯然， ，預應力的下限值應取 。

機械強度的設計計算
（1） 根據使用條件和測量要求合理選擇材料；
（2） 合理設計整體結構和零件尺寸；
（3） 用於超高壓測量的感測器要進行連接螺紋的強度校合，以滿足整個感測器強度要求和可靠性。壓力感測器的強度設計主要是對彈性元件和轉換元件。
設： 為被測最大壓力；A為膜片有效受力面積；A』為壓電轉換元件（晶片）的面積； 為壓電元件（晶片）的強度極限；[ ]為允許應力。則壓電元件（晶片）上承受的最大力為
= •A
=4.0× ×3.48×
=1.39× N
3.3電極設計
縱向效應晶體組件的設計
晶體元件一般設計成機械串聯（受力）、電氣並聯，以薄金屬片做電極（圖9-41），或以金屬鍍層做電極（圖9-42）。
以金屬片為電極的應用較為普遍，因其結構工藝簡單。

（a）金屬薄片式 (b)金屬鍍層式
圖4 晶體元件組
3.4.彈簧設計

圖5 彈簧設計圖
1.彈簧的作用：
保證測頭與被測目標可靠接觸。
2.設計要求：
測量力要求：小於100g，不能太硬。
行程要求： 2mm，伸縮行程。
3.關於材料的選擇和參數計算：
彈簧材料的選擇，應根據彈簧承受載荷的性質、應力狀態、應力大小、工作溫度、環境介質、使用壽命、對導電導磁的要求、工藝性能、材料來源和價格等因素確定。彈簧材料除了注意其化學成分外，還應特別注意其冶金及熱處理的工藝質量。相同成分的材料由於冶金及熱處理工藝質量不同，其機械性能往往有很大差別。感測器內部彈簧較小，選用經預先熱處理的油淬火回火的彈簧鋼絲。
考慮最大工作負荷為 ，並且在低溫下使用的彈簧材料，應具有良好的低溫韌性。碳素彈簧鋼絲、琴鋼絲和 1Cr18Ni9 等奧氏體不銹鋼彈簧鋼絲、銅合金、鎳合金有較好的低溫韌性和強度，本感測器還需要該材料膨脹系數變化極小。綜上各因素，我們小組決定選取材料1Cr18Ni9，其許用切應力 ，通過查閱機械手冊表，選取其彈簧指數為C=14，則曲度系數
。
計算彈簧絲徑 ，選取標准值 。
彈簧中徑 。節距一般取 ，這里取 。根據量程 ，查機械手冊表，選取彈簧工作圈數的標准值 ，由此得彈簧自由高度 。壓縮高度 。

表1彈簧設計所有參數
絲徑 中徑 載荷 壓縮高度 自由高度
0.35 5 0.1kg 1.225 4

為了進一步提高彈簧的許用剪切應力，需對彈簧採取強壓處理。經強壓處理後的彈簧，可提高彈簧的許用剪切應力，最高可增加25％左右。強壓處理的基本原理是將彈簧預制的比要求的自由高度高一些，然後壓縮彈簧至並緊，使其應力超過彈簧材料的彈性極限。強壓處理過的彈簧再載入時，其許用彈性極限比強壓處理前提高很多。強壓處理方式採用長時間一次強壓，保持時間為48h左右。
4.感測器整體的結構設計

圖6 活塞式壓力感測器總設計圖

總結
1•通過這次課程設計，我對感測器設計基礎知識復習了一遍，而且更重要的是又學到了很多新的知識，獲得了新的經驗。我從中學會了根據具體的數據進行查表、篩選，從而進行設計。學會知道團隊精神的重要性，在這次的課程設計當中，在一些材料的選用，數據的演算法等方面與其他同學進行了交流，提高了自己的工作效率。
2•在如此短的時間內，依靠個人能力是不可能完成如此繁瑣的資料查找與收集。所以，通過這次課程設計，加強了同學之間的交流，大大增進了我們組的凝聚力，協作的精神更強了。而且自己也學到了很多實際的有用的東西，相信對以後的工作一定會有很大的益處。
3•最後，在此對郭易老師的指導與教學表示感謝，通過老師的幫助使得我們的工作效率得到了很大的提高。

參考書目
[1] 黃賢武 ,鄭筱霞 . 感測器原理與應用 .北京：電子科技大學出版社 1995年 35-40
[2] 王化祥,張淑英.感測器原理及應用.天津：天津大學出版社 ,1999年 56-60
[3] 高曉蓉.感測器技術.西南交通大學出版社，2003年 66-70
[4] 郁有文，常健.感測器原理及工程應用.西安：西安電子科技大學出版社，2001年 75-80
[5]何希才.感測器及其應用電路 .北京:電子工業出版社 2001 90-100
[6] 陳傑 ,黃鴻.感測器與檢測技術 .北京：高等教育出版社 2002年 100-103
[7] 於建紅 . 感測技術學報 .2007年 2-4

7. 求用壓電感測器和51單片機做脈搏測量計數的電路51點偏激

測脈搏的話，是中醫的設備，哈哈，中醫早該全面電子診斷了

應該是尺寸關3個點，是不？選用合適的感測器，注意三點的位置和空間大小，經過放大，輸入到單片。

看醫生把脈都沒等一分鍾這么久吧，估計是測瞬時脈搏，建議脈搏數除以時間

顯示的話，三位數顯示脈搏應該沒問題。
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設計了一種基於壓電感測器以AT89S51單片機為核心構成的簡易攜帶型電子脈搏計。其設計思路是用壓電感測器把待檢測對象的脈搏跳動轉變成電信號,但是由於信號比較微弱,需要經過放大整形後才可以得到規則的脈沖波形。放大電路採用三運放高共模抑制比放大電路,將感測器的微弱信號放大。放大後的信號採用一階低通濾波電路進行整形除去雜散信號,然後經過單片機定時計數後通過解碼電路就可以從數碼管直接讀出被測對象的脈搏數了。定時由基準時間產生電路完成,它是通過555集成電路構成一個單穩觸發器來實現的。AT89S51單片機構成的控制電路在軟體的作用下控制脈搏信號放大、整形和倍頻後進入計數器的時間。該攜帶型電子脈搏計優點是製作簡單,使用元器件少,工作穩定可靠,顯示直觀,誤差不大於1%,成本低廉且能節電。
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以上引用《攜帶型電子脈搏計的設計》，你可以網上查查

8. 脈搏測試儀的感測器可以用什麼材料做t它的原理是什麼

分為兩種 比較簡單的可以用壓電薄膜做，或者用紅外感測器做，前者製作簡單、通過感應脈搏跳動產生的震動實現計數，後者則通過紅外反射的長短來計數。