直流电桥 剩余极 化 a)极化饷 b)极化 c)极化后 图6.14压电陶瓷的极化过程 a 图6.1.5压电陶瓷的压电原理 压电陶瓷在受到如图6.1.5b所示的作用力附时,在垂直于Z轴的上下平面上分别出现正 负电荷,即 -dF Ax Ay Ay (6-1-5 式中,Ax为极化面面积;Ay为受力面面积
伸 长 直流电桥 剩 余 伸 长 剩 余 极 化 a)极化饷 b)极化 c)极化后 图6.1.4 压电陶瓷的极化过程 + + + - - - + + + - - - + + + - - - a) b) 图6.1.5 压电陶瓷的压电原理 压电陶瓷在受到如图6.1.5b所示的作用力F时，在垂直于Z轴的上下平面上分别出现正、 负电荷，即 (6-1-5) 式中，AX为极化面面积；AY为受力面面积。 Y X ZX Y X ZY A A d F A A q = −d F = −
6.2压电材料及压电元件的结构 6.2.1压电材料 选取合适的压电材料是压电式传感器的关键,一般应考虑以下主要特性进行选择 1)具有较大的压电常数 2)压电元件的机械强度高、刚度大并具有较高的固有振动频率 3)具有高的电阻率和较大的介电常数,以期减少电荷的泄漏以及外部分布电容的影响, 4)具有较高的居里点。所谓居里点是指压电性能破坏时的温度转变点。居里点高可以得到 较宽的工作温度范围。 5)压电材料的压电特性币随时间蜕变,有较好的时间稳定性。 6.2.1.1石英晶体 石英晶体有天然和人工培养两种类型。人工培养的石英晶体的物理+化学性质几乎与天然石 英晶体无多大区别,因此目前广泛应用成本较低的人造石英晶体。它在几百摄氏度的温度 范围内,压电、系数不随温度而变化。石英晶体的居里点为573℃,即到573℃时,它将完 全丧失压电性质。它有很大的机械强度和稳定的机械性能,没有热释电效应,但灵敏度很 低,介电常数小,因此逐渐被其他压电材料所代替
6.2 压电材料及压电元件的结构 6.2.1 压电材料 选取合适的压电材料是压电式传感器的关键，一般应考虑以下主要特性进行选择： 1) 具有较大的压电常数。 2) 压电元件的机械强度高、刚度大并具有较高的固有振动频率。 3) 具有高的电阻率和较大的介电常数，以期减少电荷的泄漏以及外部分布电容的影响， 4) 具有较高的居里点。所谓居里点是指压电性能破坏时的温度转变点。居里点高可以得到 较宽的工作温度范围。 5) 压电材料的压电特性币随时间蜕变，有较好的时间稳定性。 6.2.1.1 石英晶体 石英晶体有天然和人工培养两种类型。人工培养的石英晶体的物理+化学性质几乎与天然石 英晶体无多大区别，因此目前广泛应用成本较低的人造石英晶体。它在几百摄氏度的温度 范围内，压电、系数不随温度而变化。石英晶体的居里点为573℃，即到573℃时，它将完 全丧失压电性质。它有很大的机械强度和稳定的机械性能，没有热释电效应，但灵敏度很 低，介电常数小，因此逐渐被其他压电材料所代替