第章 瓜电传感器 电子信息及电气工程系
第11章 压电传感器 电子信息及电气工程系
117压电传感器的工作原理 压电效应 1、正压电效应 沿某些电介质的一定方向施加力而使之变 形时,内部产生极化现象,两个表面产生符 号相反的电荷,去掉外力后复原。 2、逆压电效应 在介质的极化方向施加(交变)电场,它 会产生机械变形,取掉外加电场后变形消失
11-1 压电传感器的工作原理 一、压电效应 1、正压电效应： 沿某些电介质的一定方向施加力而使之变 形时，内部产生极化现象，两个表面产生符 号相反的电荷，去掉外力后复原。 2、逆压电效应： 在介质的极化方向施加（交变）电场，它 会产生机械变形，取掉外加电场后变形消失
3、压电效应是可逆的。 以压电效应为基础制作的传感器,又称 为发电式传感器、双向传感器、有源传感器 、石英晶体的压电特性 1、结构:单晶体,六角形晶柱 Z轴:3,纵向轴,光轴,无压电效应 X轴:1,经过正六面体棱线,垂直于光轴 电轴(纵向压电效应) Y轴:2,垂直于X、z轴,机械轴(横向压 电效应)
3、压电效应是可逆的。 以压电效应为基础制作的传感器，又称 为发电式传感器、双向传感器、有源传感器 。 二、石英晶体的压电特性 1、结构：单晶体，六角形晶柱 Z轴：3，纵向轴，光轴，无压电效应； X轴：1，经过正六面体棱线，垂直于光轴 电轴（纵向压电效应） Y轴：2，垂直于X、Z轴，机械轴（横向压 电效应）
2、计算 dmm产生电荷的面的轴向 n施加作用力的轴向 1)压电晶体切片在方向受压缩力G作用, 产生厚度变形: 极化强度P=d= du Flb=9x/b 则:qx=dmFx与尺寸无关。 2)沿y方向施加力F,产生长度变形: 极化强度P=d0,=dFhb=qb 则:qx=dF1bhb= duf.wh与尺寸相关 Sx= lb Sy= hb 由于:dm=-l2(各向异性) 则:qx=-dFn∥h
2、计算 dmn m—产生电荷的面的轴向 n—施加作用力的轴向 1）压电晶体切片在X方向受压缩力σx作用， 产生厚度变形： 极化强度Px = d11 σx = d11 Fx/lb = qx / lb 则： qx = d11 Fx 与尺寸无关。 2）沿y方向施加力Fy ，产生长度变形： 极化强度Py = d12 σy = d11 Fy/hb = qx / lb 则： qx = d12 Fy lb/ hb = d12 Fy l/ h 与尺寸相关 Sx = lb Sy = hb 由于：d11 = -d12 （各向异性） 则： qx = -d11 Fy l/ h
3)沿Z轴方向施加力,无变形,无极化。 4)无体积变形,无极化 3、分析 偶极距:p=q;矢量方向:从负指向正 无压力时:p=p+p2+p=0 正负电荷中心重合 施加F,:P,=(+p2+p)<0 P=0,P=0上负下正 施加F:Px=(p1+p2+p 3)>0 P,=0,P=0上正下负
3）沿Z轴方向施加力，无变形，无极化。 4）无体积变形，无极化。 3、分析 偶极距： p = ql ； 矢量方向：从负指向正 无压力时： p = p1 + p2 + p3 = 0 正负电荷中心重合 施加Fy ： Py = (p1 + p2 + p3 )< 0 , Px = 0, Pz = 0 上负下正 施加Fx ： Px = (p1 + p2 + p3 )> 0 , Py = 0, Pz = 0 上正下负