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压电力传感器的原理
- 2021-12-13-

  压电力传感器是一种基于压电效应的传感器。它是一种自发电和机电转换传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后,表面会产生电荷。这个电荷被电荷放大器和测量电路放大和转换,然后变成与外力成正比的电输出。压电力传感器用于测量力和可以转换成电的非电物理量。其优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、重量轻。缺点是一些压电材料需要防潮措施,输出DC响应差,因此需要高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。

  压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指当晶体受到固定方向的外力时,晶体内部发生极化现象,同时在两个表面产生相反符号的电荷。当外力消除后,晶体恢复到不带电荷的状态。当外力方向改变时,电荷的极性也随之改变。晶体上的力产生的电荷量与外力的大小成正比。压电力传感器大多由正压电效应制成。逆压电效应是指交变电场引起晶体机械变形的现象,也称为电致伸缩效应。利用逆压电效应制作的发射机可用于电声和超声工程。压电敏感元件的应力变形有五种基本形式:厚度变形、长度变形、体积变形、厚度剪切和平面剪切。

  压电晶体是各向异性的,并不是所有的晶体都能在这五种状态下产生压电效应。例如,应时晶体没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。



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