第六章压电式传感器 山东理工火学机械学院 （2)石英晶体的机械强度很高，可承受约108Pa的压力； 在冲击力作用下漂移很小；弹性系数大。可测大量程的力 和加速度。 （3)天然石英稳定性好，但资源少。一般用于校准用的标 准传感器或精度很高的传感器。 ■ 铌酸锂晶体：时间稳定性远强于压电陶瓷，居里点高达 1200°℃，适于做高温传感器。但其各向异性明显，比石 英脆，耐冲击性差
第六章 压电式传感器 山东理工大学机械学院 （2）石英晶体的机械强度很高，可承受约108Pa的压力； 在冲击力作用下漂移很小；弹性系数大。可测大量程的力 和加速度。 （3）天然石英稳定性好，但资源少。一般用于校准用的标 准传感器或精度很高的传感器。 ◼ 铌酸锂晶体：时间稳定性远强于压电陶瓷，居里点高达 1200℃，适于做高温传感器。但其各向异性明显，比石 英脆，耐冲击性差
第六章压电式传惑器 山东理工大学机械学院 2、多晶体 ■I 压电陶瓷： 压电陶瓷是人工多晶体压电材料。压电陶瓷在没有极化之 前不具有压电效应，是非压电体；压电陶瓷经过极化处理 后具有压电效应，其电荷密度q与应力σ的关系 q=d330 d33·纵向压电常数。其极化方向定为Z轴。 其中，BaTO3压电陶瓷的独立压电常数只有三个，其压电 常数矩阵如下： 0 0 0 o dis 0 [D]= 0 0 o dis 0 0 d31d31d30 0 0
第六章 压电式传感器 山东理工大学机械学院 2、多晶体 ◼ 压电陶瓷： 压电陶瓷是人工多晶体压电材料。压电陶瓷在没有极化之 前不具有压电效应，是非压电体；压电陶瓷经过极化处理 后具有压电效应，其电荷密度q与应力的关系 q=d33 d33 －纵向压电常数。其极化方向定为Z轴。 其中，BaTiO3压电陶瓷的独立压电常数只有三个，其压电 常数矩阵如下： = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 15 31 31 33 d d d d d D
第六章压电式传感器 山东理工火学机械学院 ■ 压电陶瓷的制作工艺： >原材料粉碎； > 成型； >高温烧结得到多晶导电体； >人工极化。 人工极化过程： 原始压电陶瓷无压电性，烧结后有自发的电偶极距形成 的“电畴”，但其在原始材料中无序排列，极化能力相互 抵消。将这些小电畴置于20~30 kv/cm的强化电场放2~3 小时，极性转到接近电场方向。此时，铁电陶瓷具有压电 效应
第六章 压电式传感器 山东理工大学机械学院 ◼ 压电陶瓷的制作工艺： ➢原材料粉碎； ➢成型； ➢高温烧结得到多晶导电体； ➢人工极化。 人工极化过程： 原始压电陶瓷无压电性，烧结后有自发的电偶极距形成 的“电畴”，但其在原始材料中无序排列，极化能力相互 抵消。将这些小电畴置于20～30kv/cm的强化电场放2～3 小时，极性转到接近电场方向。此时，铁电陶瓷具有压电 效应
第六章压电式传感器 山东理工大学机械学院 a】 b) 图66压电陶瓷中的电坤 )未极化。)电极化
第六章 压电式传感器 山东理工大学机械学院
第六章压电式传感器 山东理工火学机械学院 ■ 主要压电陶瓷材料： (1)钛酸钡压电陶瓷 钛酸钡(BaTiO3)是由碳酸钡(BaC03.)和二氧化钛 (To2)按1：1芬字比例在高温下合成的压电陶瓷。 它具有很高的个电常数和较大的压电系数（约为石英晶 体的50倍)。不足之处是居里蕰度低(120℃)，温度稳 定性和机械强度不如右英富体。 (2)锆钛酸铅系压电陶瓷(PZT) 锆钛酸铅是迪PbTiO3和PbZrO组成的固溶体Pb(Zr 0吧替暖数豐资清歌，局春毫好。 与钛酸钡相御此，压电系数更大，里温度在 (3)铌镁酸铅压电陶瓷(PMN) 在萁钛髦害筹暴素智铌加鞋锡； 等迷可以获得不局性能P乔材料，如能镁酸铅 屋电陶瓷(PMN)
第六章 压电式传感器 山东理工大学机械学院 ◼ 主要压电陶瓷材料： （1）钛酸钡压电陶瓷 钛酸钡（BaTiO3）是由碳酸钡（BaCO3）和二氧化钛 （TiO2）按1：1分子比例在高温下合成的压电陶瓷。 它具有很高的介电常数和较大的压电系数（约为石英晶 体的50倍）。不足之处是居里温度低（120℃），温度稳 定性和机械强度不如石英晶体。 （2）锆钛酸铅系压电陶瓷（PZT） 锆钛酸铅是由PbTiO3和PbZrO3组成的固溶体Pb（Zr、 Ti）O3。它与钛酸钡相比，压电系数更大，居里温度在 300℃以上，各项机电参数受温度影响小，时间稳定性好。 （3）铌镁酸铅压电陶瓷（PMN） 在锆钛酸中添加一种或两种其它微量元素（如铌、锑、锡、 锰、钨等）还可以获得不同性能的PZT材料，如铌镁酸铅 压电陶瓷（PMN）