华中科技大学机械学院机械工程测试技术4.6压电传感器压电传感器是一种可逆型换能器，既可以将机械能转换为电能，又可以将电能转换为机械能。这种性能使它被广泛用于压力、应力、加速度测量，也被用于超声波发射与接收装置。第4章常用传感器在用做加速度传感器时，可测频率范围从0.1Hz~20kHz，可测振动加速度按其不同结构可达10-2~105m/s2。用做测力传感器时，其灵敏度可达10-3N。优点：体积小、质量小，精确度及灵敏度高等。现在与其配套的后续仪器，如电荷放大器等技术性能的日益提高，使这种传感器的应用愈来愈广泛。华中科技大学机械学院机械工程测试技术从石英晶体上切下一片平行六面体——晶体切片，使它的晶面分别平行于X、Y、Z轴，如图。并在垂直X轴方向两面用真空镀膜或沉银法得到电极面。ZYXbl石英晶体切片h双面镀银并封装压电传感器华中科技大学机械学院机械工程测试技术1.压电效应←变换原理某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面出现电荷，形成电场；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。压电效应是可逆的，即将压电晶体置于外电场中，其几何尺寸也会发生变化—逆压电效应实验证明：压电效应和逆压电效应是线性的，即晶体表面出现电荷的多少与形变的大小成正比，当形变改变符号时，电荷也改变符号；在外电场作用下，晶体形变的大小与电场强度成正比，当电场反向时，形变也改变符号。压电传感器华中科技大学机械学院机械工程测试技术通常把沿电轴(X轴)方向的作用力(一般利用压力)产生的压电效应称为“纵向压电效应”，把沿机械轴(Y轴)方向的作用力产生的压电效应称为“横向压电效应”，沿光轴(Z轴)方向的作用力不产生压电效应。沿相对两棱加力时，则产生切向效应。压电传感器主要是利用纵向压电效应。压电效应与方向压电传感器华中科技大学机械学院机械工程测试技术压电传感器2.压电材料常用的压电材料大致可分为三类:压电单晶、压电陶瓷和有机压电薄膜。•石英是压电单晶中最具有代表性的，应用广泛。除天然石英外，还大量应用人造石英。石英的压电常数不高，但具有较好的机械强度和时间、温度稳定性。天然形成的石英晶体外形华中科技大学机械学院机械工程测试技术压电传感器•传感技术中最普遍应用的是压电陶瓷。压电陶瓷制作方便，成本低，压电常数比单晶体高得多，一般比石英高数百倍。现在的压电元件多数采用压电陶瓷。压电陶瓷外形华中科技大学机械学院机械...
