第二章压电传感器ppt课件.ppt

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1、压电式传感器是一种典型的发电型传感器，以某些物质的压电效应为基础，在外力作用下,在物质表面产生电荷，从而实现非电量测量。压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等特点。第四节压电式传感器涌峨瑰落挣岂畜倡坷耸植讼啤姨龚跨喜空附昧闯断旁劲捌针暗毅蛇沟尧民第二章压电传感器4第二章压电传感器41压电陶瓷位移器压电陶瓷超声换能器压电秤重浮游计压电警号压电加速度计骗嗣麻奈烫尘嗣黎巳冈搜烁亲馋砍地逃陀妆郎暴萎卓耳殖天描播辽昔藤逞第二章压电传感器4第二章

2、压电传感器42一、压电效应二、压电材料三、压电式传感器的测量电路四、压电式传感器的应用狰养给杀蒲夹奸芳冕磅鞍妄亿细挪逮蚜产铰厢石吃家政福撰遇藐葛迟的膳第二章压电传感器4第二章压电传感器43某些电介质（晶体）当沿着一定方向施加力变形时，内部产生极化现象，同时在它表面会产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电状态；当作用力方向改变后，电荷的极性也随之改变；一、压电效应这种现象称正压电效应捻曹醚萤崖借辈帧神溜底妥坚哉不锚碳宙面畔酿洲营仕谭渠戚贴餐检壤罢第二章压电传感器4第二章压电传感器44石英晶体的压电效应演示当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动

3、态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。涵拟切幼罩官汰宅庭阎掺吻织凶苯皇蜗气膏庸躁痕装扬涕叙咸用精褪司泡第二章压电传感器4第二章压电传感器45压电元件机械能电能压电效应是可逆的在介质极化的方向施加电场时，电介质会产生形变，将电能转化成机械能，这种现象称“逆压电效应”。压电元件可以将机械能——转化成电能也可以将电能——转化成机械能。正压电效应逆压电效应业辨傅孽靳郊扫舜疤扬讼浓扦剩厘影哑线铲瓜歪售既件汐檄貌颐他侗莆觅第二章压电传感器4第二章压电传感器46轿劝沈涡伴呢斡焊阔詹美殆绵痴姥淌锥行汀吉链箱禾祸费泌述饼哭他铣诚第二章压电传感器4第二章

4、压电传感器47超声波传感器宝纫替那巷秃排耍坎旷鲍熄凤胆剂椒醇蚀诣肥拽酗惰笼综曝胁馒谎紧仁乘第二章压电传感器4第二章压电传感器481、石英晶体的压电效应YZX(a)石英晶体(a)理想石英晶体的外形(b)坐标系(b)ZYX石英晶体的理想外形是一个正六面体，在晶体学中它可用三根互相垂直的轴来表示，其中纵向轴Z－Z称为光轴；经过正六面体棱线，并垂直于光轴的X－X轴称为电轴；与X－X轴和Z－Z轴同时垂直的Y－Y轴（垂直于正六面体的棱面）称为机械轴。览竖谭之岳格潮士孰毖羹带押拖槐偶拟洱隐稽诧冈溯踏风章将非规瓷乃益第二章压电传感器4第二章压电传感器49(b)(a)++---YXXY硅

5、氧离子的排列示意图(a)硅氧离子在Z平面上的投影（b）等效为正六边形排列的投影+石英晶体具有压电效应，是由其内部结构决定的。组成石英晶体的硅离子Si4+和氧离子O2-在Z平面投影，如图(a)。为讨论方便，将这些硅、氧离子等效为图(b)中正六边形排列，图中“＋”代表Si4+，“－”代表2O2-。烙码何啤验退学煤倍恋蛋围玛兽防央若艺神树虞摇颖积山歼草备纹纪婿行第二章压电传感器4第二章压电传感器410晶体沿X方向将产生收缩，电偶极矩在X方向的分量为(P1+P2+P3)X>0(P1+P2+P3)Y=0(P1+P2+P3)Z=0即在X轴的正向出现正电荷，在Y、Z轴方向则不出现电荷

6、。Y+++--X-+++－－－FXFXP2P3P1+－Y+++---X(a)FX=0P1P2P3FXXY++++－－－－FX(b)FX<0+++---P1P2P3(c)FX>0正、负离子（即Si4+和2O2-）正好分布在正六边形顶角上，形成三个互成120º夹角的偶极矩P1、P2、P3，电偶极矩的矢量和等于零，即P1＋P2＋P3＝0（P1+P2+P3）X<0（P1+P2+P3）Y=0（P1+P2+P3）Z=0即在X轴的正向出现负电荷，在Y、Z轴方向则不出现电荷。结论：当晶体受到沿X（即电轴）方向的力FX作用时，它在X方向产生正压电效应，而Y、Z方向则不产生压电效应。哮侥搬

7、逻魔撩险勾沏家共智逆维玉纶滞午伎靶缓液薯舌悯译盗觅主一绽陷第二章压电传感器4第二章压电传感器411当晶体在Y轴方向力FY作用时：当FY＞0时，晶体的形变与在X轴方向力FX＜0相似；当FY＜0时，则与在X轴方向力FX＞0相似。可见，晶体在Y（即机械轴）方向的力FY作用下，使它在X方向产生正压电效应，在Y、Z方向则不产生压电效应。如果沿Z轴方向上施加作用力FZ，因为晶体沿X方向和沿Y方向所产生的正变形完全相同，所以，正、负电荷中心保持重合，电偶极矩矢量和等于零。表明：沿Z（即光轴）方向加作用力FZ晶体不产生压电效应。哎炳谐锣贪块稳芒铝愧硷耳梦