传感器的脉冲信号 什么是脉冲？终于清楚了！
什么是脉冲？终于清楚了！
脉冲是一种突然变化的信号，通常是一段短暂的电压或电流的波形。脉冲在电子和通信领域中具有广泛的应用，让我们来详细了解一下：
1. **特征**：
- **突然性**：脉冲信号的变化非常快速，通常在微秒或纳秒级别内完成。
- **持续时间**：脉冲信号的持续时间通常很短，可以是几个周期或更短的时间。
- **幅度**：脉冲信号的幅度可以是正或负，表示电压或电流的变化。
2. **应用**：
- **通信**：在数字通信中，脉冲被用来表示二进制数据的传输。例如，在以太网中，数字数据被转换成脉冲形式，然后通过电缆传输。
- **传感器**：许多传感器产生脉冲信号作为其输出。例如，光电传感器通过检测光线的脉冲来测量物体的位置或运动。
- **控制系统**：在控制系统中，脉冲信号被用来触发或调节某些操作，如电机控制或开关控制。
3. **波形**：
- **方波脉冲**：方波脉冲具有快速上升和下降时间，并且在高和低电平之间有明确的变化。
- **单脉冲**：单脉冲是一个单一的突发事件，持续时间非常短，常用于测量或探测应用中。
- **周期性脉冲**：周期性脉冲是以固定频率重复的脉冲信号，例如钟脉冲在数字系统中常见。
总的来说，脉冲是一种重要的信号形式，在许多领域中都有着广泛的应用，从通信到控制系统都离不开脉冲的使用。
什么是压电压力波（PWP）传感器？看完就懂了
压电材料作为感知电力设备放电、振动等信号的关键材料，在电力设备振动监测、放电检测、探伤、温度测量、电压传感等领域得到广泛应用。
压电材料在压电传感器件中的应用多种多样，其核心在于机械能和电能的相互转换：压电材料受机械振动（压电振动传感器）、声波传导（压电声传感器）等机械外力作用时晶格形变，引起极化状态的变化，输出传感电信号，或通过对压电材料受电场作用产生的形变进行测量来反映电场大小（压电电压传感器）。
声波信号可较好地实现与电信号的耦合与相互转换。根据声波激励、传播和耦合方式的不同，压电声传感器可分为压电超声传感器、声表面波传感器、电声脉冲传感器、压力波传感器等。
除压电电声脉冲传感器外，压电压力波（Pressure Wave Propagation, PWP）传感器同样被广泛用于固体介质空间电荷测量。
不同压电压力波传感器产生压力波的方式略有不同，如利用薄压电陶瓷片产生压力脉冲即压电感应压力波传播法（PIPWP）、利用PVDF压电薄膜产生压力脉冲（压电压力波传播法（Piezo-PWP））等，但测量原理基本相同：产生压力波在介质中传播引起介质产生形变，导致介质内部局部电场的微小变化，从而在外电路上感应出对应的电压或者电流信号，由此反映绝缘介质内部的空间电荷分布情况。常见压电压力波传感器测试装置如图1所示。
压力波阶跃上升沿宽度或脉冲宽度应尽可能窄（远小于介质厚度），以提高压电压力波传感器分辨率和灵敏度。郑飞虎等研究发现，压电薄膜厚度、电脉冲下降沿宽度、背衬层材料及声传播介质等因素都会对压力波脉冲波形和脉冲宽度产生影响，实际测试时选用25μm压电薄膜产生脉宽约50ns的单极性压力波声脉冲。
图1 压电压力波传感器测试装置
目前压电压力波传感器的理论模型与测量技术已经基本明晰，在工业界已开始推广应用。如S.Holé等将压电压力波传感器用于欧洲BESTPATHS项目中高压超导直流电缆绝缘测试，在极低温度下对液氮/纸复合绝缘空间电荷分布进行了测量，其测试装置如图2所示。
图2 压电压力波传感器测试装置
本文编自2021年第7期《电工技术学报》，论文标题为“压电材料与器件在电气工程领域的应用”，作者为姚睿丰、王妍 等。
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