第6章压电式传感器 61压电效应及压电材料 6,2压电传感器测量电路 63压电式传感器的应用 返回主目录
6.1 6.2压电传感器测量电路 6.3压电式传感器的应用 第6章 压电式传感器 返回主目录
第6章压电式传感器 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效 应,是典型的有源传感器。当材料受力作用而变形时,其表面 会有电荷产生,从而实现非电量测量。压电式传感器具有体 积小#,重量轻#,工作频带宽等特点,因此在各种动态力、机 械冲击与振动的测量,以及声学、医学、力学、宇航等方面 都得到了非常广泛的应用
第6章 压电式传感器 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效 应, 是典型的有源传感器。当材料受力作用而变形时, 其表面 会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体 积小#, 重量轻#, 工作频带宽等特点, 因此在各种动态力、 机 械冲击与振动的测量, 以及声学、 医学、力学、宇航等方面 都得到了非常广泛的应用
61压电效应及压电材料 某些电介质,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,其内 部就产生极化现象,同时在它的两个表面上便产生符号相反的 电荷,当外力去掉后,其又重新恢复到不带电状态,这种现象 称压电效应。当作用力方向改变时,电荷的极性也随之改变。 有时人们把这种机械能转为电能的现象,称为“正压电效应”。 相反,当在电介质极化方向施加电场,这些电介质也会产生变形, 这种现象称为“逆压电效应”(电致伸缩效应)。具有压电效 应的材料称为压电材料,压电材料能实现机—电能量的相互转 换,如图6-1所示
6.1 某些电介质, 当沿着一定方向对其施力而使它变形时, 其内 部就产生极化现象, 同时在它的两个表面上便产生符号相反的 电荷, 当外力去掉后, 其又重新恢复到不带电状态， 这种现象 称压电效应。 当作用力方向改变时, 电荷的极性也随之改变。 有时人们把这种机械能转为电能的现象, 称为“正压电效应” 。 相反, 当在电介质极化方向施加电场, 这些电介质也会产生变形, 这种现象称为“逆压电效应”（电致伸缩效应）。具有压电效 应的材料称为压电材料, 压电材料能实现机—电能量的相互转 换, 如图6 - 1所示
机械量一 压电元件 电量 图6-1压电效应可逆性 在自然界中大多数晶体具有压电效应,但压电效应十分微 弱。随着对材料的深入研究,发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸 铅等材料是性能优良的压电材料
在自然界中大多数晶体具有压电效应, 但压电效应十分微 弱。随着对材料的深入研究, 发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸 铅等材料是性能优良的压电材料
压电材料可以分为两大类:压电晶体和压电陶瓷。 压电材料的主要特性参数有 (1)压电常数压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数, 它直接关系到压电输出的灵敏度。 (2)弹性常数压电材料的弹性常数、刚度决定着压电器 件的固有频率和动态特性。 (3)介电常数对于一定形状、尺寸的压电元件,其固有 电容与介电常数有关;而固有电容又影响着压电传感器的频率 下限 4)机械耦合系数在压电效应中,其值等于转换输岀能量 (如电能)与输入的能量(如机械能)之比的平方根;它是衡 量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数
压电材料可以分为两大类: 压电晶体和压电陶瓷 。 压电材料的主要特性参数有: （1） 压电常数压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数, 它直接关系到压电输出的灵敏度。 （2） 弹性常数压电材料的弹性常数、 刚度决定着压电器 件的固有频率和动态特性。 （3） 介电常数对于一定形状、 尺寸的压电元件, 其固有 电容与介电常数有关; 而固有电容又影响着压电传感器的频率 下限。 （4） 机械耦合系数在压电效应中, 其值等于转换输出能量 （如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根; 它是衡 量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数