壓電式傳感器的工作原理

傳感器及應(yīng)用1

任務(wù)1：車速檢測中的壓力檢測任務(wù)2：電子秤的壓力檢測任務(wù)3：管道內(nèi)液體的壓力檢測任務(wù)4：物聯(lián)網(wǎng)中的壓力檢測-知識拓展項目六、物聯(lián)網(wǎng)中的壓力檢測傳感器及應(yīng)用1

任務(wù)1：車速檢測中的壓力檢測壓電式傳感器的工作原理壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理

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，例如動態(tài)力、動態(tài)壓力、振動加速度等，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。由于它沒有運動部件，因此結(jié)構(gòu)堅固、可靠性、穩(wěn)定性高。

一、壓電式傳感器的工作原理

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。當晶體薄片受到壓力時，晶格產(chǎn)生變形，表面產(chǎn)生正電荷，電荷Q與所施加的力F成正比，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。還有一些人造的材料也具有壓電效應(yīng)。若在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電壓，它就會產(chǎn)生機械變形。當去掉外加電場時，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)）。

壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理石英晶體

壓電效應(yīng)演示

當力的方向改變時，電荷的極性隨之改變，輸出電壓的頻率與動態(tài)力的頻率相同；當動態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時，電荷將由于表面漏電而很快泄漏、消失。壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理壓電傳感器中的壓電元件材料一般有三類：

1、一類是壓電晶體（如上述的石英晶體）；

2、另一類是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷；3、第三類是高分子壓電材料。壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理天然形成的石英晶體外形壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理天然形成的

石英晶體外形壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理石英晶體切片及封裝石英晶體薄片雙面鍍銀并封裝壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理

石英晶體在振蕩電路中工作時，壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)交替作用，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩輸出頻率。晶振石英晶體

振蕩器（晶振）壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理

壓電陶瓷是人工制造的多晶壓電材料，它比石英晶體的壓電靈敏度高得多，而制造成本卻較低，因此目前國內(nèi)外生產(chǎn)的壓電元件絕大多數(shù)都采用壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷材料有鋯鈦酸鉛系列壓電陶瓷（PZT）及非鉛系壓電陶瓷（如BaTiO3等）。

壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理無鉛壓電陶瓷及其換能器外形

壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理高分子壓電薄膜及拉制

壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理

典型的高分子壓電材料有聚偏二氟乙烯（PVF2或PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、改性聚氯乙烯（PVC）等。它是一種柔軟的壓電材料，可根據(jù)需要制成薄膜或電纜套管等形狀。它不易破碎，具有防水性，可以大量連續(xù)拉制，制成較大面積或較長的尺度，價格便宜，頻率響應(yīng)范圍較寬，測量動態(tài)范圍可達80dB。壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作原理高分子壓電材料制作的壓電薄膜和電纜壓電式傳感器的工作原理一、壓電式傳感器的工作