《壓電式傳感器》word版

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1、壓電式傳感器 一.壓電式傳感器的工作原理 是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ),在外力作用下,在電介質(zhì)的表面上產(chǎn)生電荷,從而實(shí)現(xiàn)非電量測量。 壓電傳感元件是力敏感元件,所以它能測量最終能變換為力的那些物理量,例如力、壓力、加速度等。 1.壓電效應(yīng) 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后,它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。 當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場,這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形,電場去掉后,電介質(zhì)的變形隨之消失,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng),或稱為電致伸縮現(xiàn)象。 二.壓電材料及其壓電機(jī)理

2、壓電傳感器的壓電元件材料一般有三類: 1. 壓電晶體(如石英晶體); 石英晶體是最常用的壓電晶體之一。它的理想幾何形狀為正六面體晶柱。在晶體學(xué)中可以用三根互相垂直的晶軸表示,其中縱向軸Z稱為光軸;經(jīng)過正六面體棱線且垂直于光軸的X軸和Z軸同時(shí)垂直的Y軸稱為機(jī)械軸。 石英晶體的三個(gè)晶軸 (1)光學(xué)軸(基準(zhǔn)軸,Z軸):光在該方向通過沒有雙折射現(xiàn)象,該方向沒有壓電效應(yīng),光學(xué)方法確定。 (2)機(jī)械軸(Y軸):垂直XZ面,在電場的作用下,該軸方向的機(jī)械變形最明顯。 (3)電軸(X軸):經(jīng)過晶體棱線,垂直于該軸的表面上壓電效應(yīng)最強(qiáng)。 當(dāng)晶體受到X-X方向的外力作用時(shí),晶體表面上產(chǎn)生的電荷為: 2. 經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷; 3. 高分子壓電材料;

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