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3、高分子压电材料 某些合成高分子聚合物薄膜经延展拉伸和电场极化后，具有一定的压电性能，压电薄膜有聚二氟乙烯PVF2、聚氟乙烯PVF、聚氯乙烯PVC、聚γ甲基-L谷氨酸脂PMG等。高分子压电材料是一种柔软的压电材料，不易破碎，可以大量生产和制成较大的面积。 二、压电材料 §5 压电式传感器 工作原理 一 压电材料 二 测量电路 三 应用举例 四 ＋＋＋＋ ―――― q q 电极 压电晶体 Ce (b) (a) 压电传感器的等效电路 可把压电传感器看成一个静电发生器，如图(a)。 也可把它视为两极板上聚集异号电荷，中间为绝缘体的电容器，其电容量为 1、等效电路 两极板呈现一定的电压 三、测量电路 因此，压电传感器可等效为电压源U和一个电容器Ce的串联电路，如图(a)；也可等效为一个电荷源q和一个电容器Ce的并联电路，如图(b)。 Ce U＝q/ Ce q ＝UCe Ce （a）电压等效电路 （b）电荷等效电路 三、测量电路 力不变，电荷消失？ 实际等效电路 Ce Rd Cc Ri Ci q Ce ——传感器的固有电容 Rd ——传感器的漏电阻 Cc ——连线电容 Ri ——前置放大器输入电阻 Ci ——前置放大器输入电容 三、测量电路 输出电荷大，本身电容大， 适用于测量缓变信号和以电荷为输出的场合 输出电压大，本身电容小 适用于要求以电压为输出的场合 2、压电片的接法 三、测量电路 压电式传感器的前置放大器有两个作用： 把压电式传感器的高输出阻抗变换成低阻 抗输出； 放大压电式传感器输出的微弱信号。 3、测量电路 前置放大器形式： 电压放大器，其输出电压与输入电压（传感器 的输出电压）成正比； 电荷放大器，其输出电压与输入电荷成正比。 三、测量电路 ① 电压放大器（阻抗变换器） 若压电元件材料受正弦力作用，则产生的电压值为 ～ ～ 三、测量电路 由图可得放大器输入端的电压Ui，其复数形式为 Ui的幅值Uim为 输入电压与作用力之间的相位差φ为 三、测量电路 * §5 压电式传感器 工作原理 一 应用举例 四 压电材料 二 测量电路 三 1880年，法国物理学家皮埃尔·居里先生（Pierre Curie）和雅克·居里发现压电效应。 电气石 受力 电荷 一、工作原理 皮埃尔·居里(Pierre Curie)(1859—1906)是法国著名的物理学家，居里夫人的丈夫。也是“居里定律”的发现者。1903年和居里夫人由于发现放射性的元素镭而获得了诺贝尔物理学奖。 1881年，他们发表了关于石英与电气石中压电效应的精确测量。1882年，他们证实了李普(G．Lippmann)关于逆效应的预言：电场引起压电晶体产生微小的收缩。 逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。 正压电效应 电能 机械能 逆压电效应 压电元件 正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，其表面会产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象就是压电效应。 一、工作原理 打火机 +++++ --------- 压电陶瓷 压电材料的应用 一、工作原理 一、工作原理 音乐贺卡 B超成像 B超成像的基本原理是：向人体发射一组超声波,按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间,强弱就可以判断脏器的距离及性质。 B超的关键部件是超声探头 ，其内部有一组超声换能器,是由一组具有压电效应的特殊晶体制成。这种压电晶体具有特殊的性质,就是在晶体特定方向上加上电压,晶体会发生形变,反过来当晶体发生形变时,对应方向上就会产生电压,实现了电信号与超声波的转换。 一、工作原理 石英晶体振荡器（晶振） 石英晶体在振荡电路中工作时，正压电效应与逆压电效应交替作用，从而产生稳定的振荡输出频率。 晶振 一、工作原理 原理： 是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。 特点： 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、重量轻等优点。 应用领域： 压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度，在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等领域得到了广泛的应用。 一、工作原理 石英晶体 (a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片 1、石英晶体的压电效应 一、工作原理 x b z