第5章压电式传感器压电式传感器是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器它可以测量最终能变换为力的各种物理量，例如力、压力、加速度等压电式传感器具有体积小、重量轻、频带宽、灵敏度高等优点。近年来压电测试技术发展迅速，特别是电子技术的迅速发展，使压电式传感器的应用越来越广泛。主要缺点：无静态输出、输出阻抗高、工作温度低
1 第5章 压电式传感器 压电式传感器是以某些晶体受力后在其表 面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。 它可以测量最终能变换为力的各种物理量，例 如力、压力、加速度等。 压电式传感器具有体积小、重量轻、频带 宽、灵敏度高等优点。近年来压电测试技术发 展迅速，特别是电子技术的迅速发展，使压电 式传感器的应用越来越广泛。 主要缺点:无静态输出、输出阻抗高、工作 温度低
85.1压电式传感器的工作原理5.1.1压电效应某些晶体，在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现极化面象，相应地在晶体的两个表面产生符号相反的电荷：当外力作用++++++除去时，又恢复到不带电状态当作用力方向改变时，电荷的极7(a)性也随着改变，这种现象称为压电效应。如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等应用：？
2 §5 .1 压电式传感器的工作原理 5.1.1 压电效应 某些晶体，在一定方向受到 外力作用时，内部将产生极化现 象，相应地在晶体的两个表面产 生符号相反的电荷；当外力作用 除去时，又恢复到不带电状态。 当作用力方向改变时，电荷的极 性也随着改变，这种现象称为压 电效应。 如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。 应用：？
T极化面正压电效应T,(e)压电介质机械能0(E)电能±±±±±±逆压电效应T(a)(b)压电方程：O, = d,Fq; =d,Oj或q:电荷表面密度 C/cm2；:单位面积上的作用力，应力 N/cm2；dj:压电常数 C/N. (i=1,2,3; j=1,2,3,4,5,6)3
3 压电方程： qi = dij j 或 Qi = dijF q:电荷表面密度 C/cm2； σ:单位面积上的作用力，应力 N/cm2 ； dij:压电常数 C/N. (i=1,2,3; j=1,2,3,4,5,6)
表之(3)压电常数diT,(a,)i：晶体的极化方向：1,2,36bi：应力的方向。T(a,)(2) yT1,2,3,4,5,6(a)Y(1)应力符号：拉应力为正；压应力为负。电场方向：电场方向指向晶轴的正向为正，反之为负
4 压电常数dij i: 晶体的极化方向； 1,2,3 j: 应力的方向。 1,2,3,4,5,6 应力符号：拉应力为正； 压应力为负。 电场方向：电场方向指向晶轴的正向为正，反之为负
晶体受到任意方向的力作用时，表面产生的电荷q1 = d1101 +d1202 + d1303 + d1404 + d1505 + d1606q2 = d2101 +d2202 + d2303 +d2404 + d2505 + d2606lq3 = d3101 + d3202 + d3303 + d3404 + d350s + d360604，s和o为垂直于x,y,z轴的平面内的剪切应力。压电常数可用矩阵表示：[d11 d12 d13 d14 d155 d16[di, ]= d21 d22 d23 d24 d25d26Ld31 d32 d33 d34 d35d 365
5 晶体受到任意方向的力作用时，表面产生的电荷： σ4，σ5和σ6为垂直于x,y,z轴的平面内的剪切应力。 压电常数可用矩阵表示：