第五章-压电式传感器.pptx

第五章

压电式传感器;压电式传感器;5.1压电效应;逆压电效应（电致伸缩效应）：在电介质的极化方向施加电场，这些电介质也会产生机械变形或机械应力。当外加电场去掉时，这些变形或应力也随之消失。

;具有压电效应的电介物质称为压电材料，在自然界中，大多数晶体具有压电效应，然而大多数晶体的压电效应十分微弱。

天然形成的石英晶体

人工制造的压电陶瓷;一、石英晶体压电效应;石英晶体产生压电效应的微观机理;?;当晶体受到沿X（电轴）方向的力FX作用时，它在X方向产生正压电效应，而Y、Z方向则不产生压电效应。;作用力与电荷的关系;?;;如果在同一晶片上作用力是沿着机械轴的方向，其电荷仍在与X轴垂直平面上出现，其极性如图，大小为：;?;由前述可知，对于石英晶体：

①当晶片受到x方向的压力作用时，qx只与作用力Fx成正比，而与晶片的几何尺寸无关；

??沿机械轴y方向向晶片施加压力时，产生的电荷是与几何尺寸有关的；

③石英晶体不是在任何方向都存在压电效应的；

④晶体在哪个方向上有正压电效应，则在此方向上一定存在逆压电效应；

⑤无论是正或逆压电效应，其作用力（或应变）与电荷（或电场强度）之间皆呈线性关系。;二、压电陶瓷的压电效应;为了使压电陶瓷具有压电效应，必须进行极化处理，即在一定温度下对压电陶瓷施加强电场。;为什么电压表无法测出陶瓷片内部存在的极化强度？;正压电效应;在陶瓷片上加一个与极化方向相同的电场，电场的作用使极化强度增大，正负束缚电荷距离增大，沿极化方向伸长形变。

反之，若电场与极化方向相反，缩短形变。;;5.2压电材料;5.2压电材料—石英晶体;;IRE标准规定的切型符号表示法：

（X、Y、Z、t、l、b）和角度

X、Y、Z中任意两个字母的先后排列顺序，表示石英晶片厚度和长度的原始方向；

用字母t（厚度）、l（长度）、b（宽度）表示旋转轴的位置。;;5.2压电材料—压电陶瓷;;5.2压电材料—新型压电材料;5.3压电式传感器的测量电路;;;工作时需要用导线将压电传感器和测量仪器连接，应考虑连接导线的等效电容、电阻，前置放大器的输入电阻、输入电容。