6.5压电式传感器 压电式传感器是一种基于某些电介质压电效应的无源传感器。有这样 类物质:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象, 同时在某两个表面上产生符号相反的电荷,这种现象称为压电效应;当外 力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的 极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比, 压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、 厚度切变型、平面切变型5种基本形式,如图6-28所示。 压电元件常用的结构形式: (a)厚度变形型 (b)长度变形型 (c)体积变形型 (d)厍度切变型 (e)平面切交型
压电式传感器是一种基于某些电介质压电效应的无源传感器。有这样 一类物质：当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象， 同时在某两个表面上产生符号相反的电荷，这种现象称为压电效应；当外 力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的 极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比， 压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、 厚度切变型、平面切变型5种基本形式，如图6-28所示。 压电元件常用的结构形式 ： 图6-29 压电元件常用的结构形式 6.5 压电式传感器
测量电路:电荷放大器和电压放大器 图6-30为电荷放大器电路,略去漏电导等的 影响,根据电路中电荷平衡关系可得 q=U(Ca+C+C)+C(U, - U U/ A °Ca+C+C1+C(1+A) 当运算放大器的井环增碰很大时,即A>1,有 于是,式 (1+AC)>>C2+C2+C 图6-30电荷放大器的等效电路 U≈-q/C(无电缆电容的影响) 压电式传感器的应用: 压电转换 压电式传感器的典型应用是压电式加速度传感器 元件 图6-31所示压电式加速度传感器 //// 压电元件一般由两片压电片组成。 图631压电式加速度传感器原理图 在压电片的两个表面上镀银层,并 在银层上焊接输出引线,或在两个压电片之间夹一片金属,引线就焊接 在金属片上,输出端的另一根引线直接与传感器基座相连。在压电片上 放置比重较大的质量块,然后用以硬弹簧或螺栓、螺帽对质量块预加载 荷
图6-30为电荷放大器电路，略去漏电导等的 影响，根据电路中电荷平衡关系可得： C C C C (1 A) qA U a c i f o + + + + − = 当运算放大器的开环增益很大时，即A >>1，有 于是，式（ （1+ ACf） Ca +Cc +Ci 6-26）可近似为 Uo q Cf − / 压电式传感器的应用 ： 压电式传感器的典型应用是压电式加速度传感器 压电转换 元件 m 图6-31 压电式加速度传 感器原理图 测量电路：电荷放大器和电压放大器 图6-31所示压电式加速度传感器 压电元件一般由两片压电片组成。 在压电片的两个表面上镀银层，并 在银层上焊接输出引线，或在两个压电片之间夹一片金属，引线就焊接 在金属片上，输出端的另一根引线直接与传感器基座相连。在压电片上 放置比重较大的质量块，然后用以硬弹簧或螺栓、螺帽对质量块预加载 荷。 （无电缆电容的影响） q =U（i Ca +Cc +Ci）+C（f Ui −U0） Ui = −U0 / A 图6-30 电荷放大器的等效电路 -A