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■第四章、傳感器類型及工作原理南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院4.5壓電式傳感器壓電式傳感器是一種自發(fā)電式傳感器。它以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ),在外力作用下,在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷,從而實(shí)現(xiàn)非電量電測的目的。壓電傳感元件是力敏感元件,它可以測量最終能變換為力的那些非電物理量,例如動(dòng)態(tài)力、動(dòng)態(tài)壓力、振動(dòng)加速度等,但不能用于靜態(tài)參數(shù)的測量壓電式傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、頻響高、信噪比大等特點(diǎn)。由于它沒有運(yùn)動(dòng)部件,因此結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠性、穩(wěn)定性高?！?.5壓電式傳感器南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院工作原理一壓電效應(yīng)()想王費(fèi)世杜天然結(jié)構(gòu)的石英晶體呈六角形晶柱,用金剛石刀具切割出一片正方形薄片。當(dāng)晶體薄片受到壓力時(shí),晶格產(chǎn)生變形,表面產(chǎn)生正電荷,電荷嶼所施加的力成正比當(dāng)力的方向改變時(shí),電荷的極性隨之改變;這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。還當(dāng)動(dòng)態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時(shí)有一些人造的材料也具有壓電荷將由于表面漏電而電效應(yīng)。很快泄漏、消失。■4.5壓電式傳感器南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院若在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電壓,它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。當(dāng)去掉外加電場時(shí),電介質(zhì)的變形隨之消失,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)(電致伸縮效應(yīng)■4.5壓電式傳感器南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院壓電效應(yīng)的應(yīng)用原理x電軸圖壓電轉(zhuǎn)換元件受力變形的幾種基本形式(a)度受壓型:(5)長莊受壓:()體積受壓;(d)厚度韌變型;(e]平訓(xùn)變形①力一>電軸一>縱向壓電效應(yīng),在電軸方向產(chǎn)生電效應(yīng)②力一>力軸一>橫向壓電效應(yīng),在電軸方向產(chǎn)生電效應(yīng),極性與①相反③力一>光軸一>無壓電效應(yīng)④電一>電軸一>逆壓電效應(yīng),產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變⑤光一>光軸一>無雙折射現(xiàn)象■4.5壓電式傳感器南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院壓電材料的分類及特性壓電傳感器中的壓電元件材料一般有三類第一類是壓電晶

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