1 压电式玻璃破碎报警器 （说明书） 学院：X X X X X X X X X 班级： X X X X X X X X X 姓名： X X X X X X X X 学号：X X X X X X X X X X X X 2012 年 05 月 01 日 2 一、 选 题的意义 在很多安全场合，比如文物防盗、博物馆防盗和重要机密或重要文件保存，都需要设置玻璃破碎报警器来保证其安全。目前采用最多的就是压电式玻璃破碎报警器，它具有使用频带宽、灵敏度高、结构简单、工作可靠、质量轻、测量范围广等许多优点。 二、 工 作原理 压电陶瓷片具有正压电效应：压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷，且产生的电荷量 Q与作用力成正比，Q=33d F，33d 为陶瓷的压电系数，F 为极化方向作用力。压电传感器还具有一个重要特点：只能用于测量动态变化的信号，高频响应较好。 玻璃破碎时会产生 10k~15k 的高频声音信号，该信号可使压电传感器的压电元件产生正压电效应。因而压电陶瓷片可对玻璃破碎信号进行有效检测，并对10kHz 以下的声音有较强的抑制作用，从而检测玻璃是否发生破碎。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃的厚度、材料有关。使用石英玻璃在 25℃、湿度 25%时的破碎频率为 12kHz。 3 三、方案论证 在玻璃附近安装压电传感器，当压电元件表面因玻璃破碎产生的高频声音信号而受振动时，压电传感器就会产生一定的电压脉冲。该电压经放大后送入带通滤波器，以提高灵敏度和减少误报。压电传感器产生的是交流信号，需经过交直流变换变成直流信号后才能送入比较器。比较器产生标准的下降电压引起单片机中断执行显示、报警操作。 系统总体框图如下： 图 1 系统总体框图 四、 硬 件设计 1 、压电传感器 选用压电陶瓷作为压电传感器，压电传感器可等效为一个电压源，如图所示： 压电传感器 放大 带通滤波 交直流变换 比较 单 片 机 显示 报警 电源 4 图2 压电传感器等效电路 Ca 为压电传感器等效电容、Ra 为传感器漏电阻，Cc 为电缆电容，Ri 是后级电路的输入阻抗，Ci 是其输入电容，R=Ra//Ri。 若压电元件受正弦力 f = Fmsinω t的作用时，经计算前置放大器输入电压Ui 的幅值为： 令ω 0=1/［R（Ca + Cc + Ci）］，当 ω /ω 0>3 时，可认为Uim 与ω 无关。利用压电传感器可检测玻璃破碎产生信号的强弱。 2、前置放大电路 压电传感器输出电压信号很微弱，通常只有几十毫伏，...
