可利用的压电晶体很多，作为压电传感器材 料的压电晶体有石英晶体、钛酸钡、锆钛酸 铅等。
由于石英晶体具有机械强度高、使用温 度范围宽等优点，在内燃机测试中应用较广。
2020/6/27
一、压电式示功装置
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石英晶体
一、压电式示功装置
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晶体切功装置
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一、压电式示功装置
多晶体组合元件压电传感器
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两压电片的联接方式
一、压电式示功装置
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利用横向压电效应的压电传感器
一、压电式示功装置
压电式压力传感器 特点： 1、固有频率很高，传感器尺寸可以做得很小，
压力传感器外形尺寸已做到Φ5，重量也较 轻、结构简单，这有利于将传感器安装至燃 烧室表面进行无通道压力测量； 2、振动对压电式传感器有显著的影响，尤其 表现在低压测量中，可用附加重块补偿；
压电式压力传感器 纵向压电效应：沿电轴（X—x轴）方向受力所
产生的压电效应。当沿电轴方向作用有力Fx 时，则在与电轴垂直的平面上产生电荷qx， 它的大小为：
qx=k33Fx 式中 k33——纵向压电系数。
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一、压电式示功装置
压电式压力传感器 横向压电效应：沿机械轴（Y—y轴）方向受力
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机 械 示 功 器
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机械示功器
机械示功器小活塞和弹簧的选择 三套活塞：标号1/1、1/2、1/5。在测
p-V示功图时均采用1/5小活塞，当测取反 映进排气过程的弱弹簧示功图时则采用1/1 小活塞。 不同刚度的弹簧。
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四 冲 程 发 动 机 弱 弹 簧 示 功 图
所产生的压电效应 。沿机械轴方向作用有 力qYF，Y时它，的仍大在小与为电：轴qy垂直k3的1ba平Fy面上产生电荷 式中 a——晶体切片的长度；
b——为晶体切片的厚度； k31——横向压电系数。
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一、压电式示功装置
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晶体切片电荷符号与受力方向关系
一、压电式示功装置
示功图测录概要
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示功图测录
测录示功图的目的：
⑴通过对示功图的计算，求出发动机性能的指示参数，如 平均指示压力pi，指示功率Pi和指示热效率ηi等。
⑵示功图中可表示出内燃机工作过程的许多重要参数：如 进经气 分压析力计算pa还、可压得缩到终与点燃压烧力有pc关、的燃信烧息最：高如压压力力pz升等高， 率价d工p作/过dφ程、的放完热善率程d度Q提/d供φ依、据着。火滞后期τi等，为评
压电传感器是根据晶体的压电效应而制 成的。 压电效应：有些结晶物质沿它的某个结晶轴受 到力的作用时，其内部有极化现象，在它的 表面上有电荷集结，其大小和作用力的大小 成正比，这种效应称为“正压电效应”。
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一、压电式示功装置
压电式压力传感器 压电材料：具有压电效应的晶体称为压电晶体。
⑶根据示功图，可确定不同曲轴转角时作用于发动机各零 部件上的力，以便进行动力计算和强度计算。
⑷在试验或运用中，借助示功图可对发动机进行配气定时 及喷油或点火提前角的最佳调整，发现并消除异常喷 射、异常燃烧等故障。
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机械示功器
结构和工作原理 机械示功器小活塞和弹簧的选择 示功器传动机构 机械示功器的优缺点和适用范围 示功图的测取方法及注意事项
压电式压力传感器 注意：
在高压测量中，常利用石英晶体的纵向 压电效应，晶体的机械强度高。为使传感器 有较高的灵敏度，多采用并联式的多晶片组 合压电元件。
低压测量利用晶体的横向压电效应，受 压时机械强度较低，但增加晶体切片的长度 与宽度的比值，即可提高灵敏度。
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常 规 的 压 电 石 英 压 力 传 感 器
目前，机械示功器在大型低速船用柴油机上被 广泛用作随机测试仪表，供监控柴油机运转使用。
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机械示功器
示功图的测取方法及注意事项 ⑴使用前应对示功器进行检查和保养，使其可动部分
应有良好的润滑，保证小活塞在气缸内能以自身重 量均匀下滑。当示功器与传动机构之间的距离大于 1.5m时，应选用钢丝软绳； ⑵使柴油机负荷稳定，即各运行参数达到正常值并保 持稳定不变；选择适宜的海况和气象条件； ⑶安装示功器前，必须先打开示功阀把通路中的积炭 及杂质吹净；
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电子示功装置
压电式示功装置 电阻应变式示功装置 电容式示功装置
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电子示功装置
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较完整的内燃机示波图
电子示功装置
按所采用的传感器进行分类，可分为： 压电式示功装置 电阻应变式示功装置 电容式示功装置
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电子示功装置
一、压电式示功装置 压电式压力传感器
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一、压电式示功装置
3、温度影响明显。 1）灵敏度会随温度的增高而降低； 2）温度升高而产生热膨胀，造成对晶体预紧
力的改变，从而使传感器输出产生漂移 ； 温度补偿： 1）组织冷却； 2）安装膨胀块； 3）采用特殊膜片。
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曲 柄 式 传 动 机 构
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凸 轮 式 传 动 机 构
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机械示功器
机械示功器的优缺点和适用范围 机械示功器由于它利用机械位移方法进行测量，
必然带来机械式测量仪器的固有缺陷，如感受缸内 压力和反映活塞位移部分具有一定的质量（强度要 求），而其弹簧刚度不能太大（灵敏度要求），致 使它的自振频率很低，不适用于高速内燃机，只适 用于低速机和部分中速机（如转速低于400 r/min的内燃机）。
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机械示功器
⑷示功器安装后，应先在转筒的记录纸上画出大气压 力线；
⑸测量示功图时轻按画笔尖以防划破记录纸； ⑹测取满意的示功图后，应注明日期、缸号、转速、
排温、油门格数、弹簧比例等，并与驾驶台联系记 录气候、风力、风向、潮流、吃水、船速等，供分 析时参考。 ⑺为准确起见，最好每缸测取2个示功图。当测取5至 6个示功图后，应拆下示功器进行冷却。测量完毕， 应对示功器进行彻底清洁和保养。