6.1压电式传感器的工作原理讲解.pptx

第6章压电式传感器压电式传感器是一种能量转换型传感器，是利用某些电介质材料(如石英晶体)具有压电效应现象制成的。有些电介质材料在一定方向上受到外力(压力或拉力)作用而变形时，在其表面上产生电荷从而可以实现对非电量的检测。它既可以将机械能转换为电能，又可以将电能转化为机械能。压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器。压电式传感器具有体积小、重量轻、频带宽等特点，适用于对各种动态力、机械冲击与振动的测量，广泛应用在力学、声学、医学、宇航等方面。

6.1.压电式传感器的工作原理输入6.2.压电式传感器的测量电路6.3.压电式传感器的应用第6章压电式传感器

知识单元与知识点压电效应、正压电效应、逆压电效应的基本概念；压电材料的分类及其特性；压电式传感器的等效电路、电荷放大器与电压放大器的测量电路；压电元件的连接特性；压电式传感器的应用。

能力点深入理解压电效应、正压电效应、逆压电效应的基本概念；理解压电式传感器的等效电路、电荷放大器与电压放大器的测量电路；了解压电材料的分类及其特性；会分析压电元件的连接特性；了解压电式传感器的应用。

重难点重点：压电式传感器的工作原理、测量电路。难点：压电式传感器的测量电路。

第6章压电式传感器【能量变换】压电式传感器是一种典型的有源传感器。

第6章压电式传感器【原理】压电效应【用途】测量加速度、压力、流量等【类型】压电晶体式，压电陶瓷式【特点】响应频带：0.3Hz～60kHz；灵敏度高：电压灵敏度达1000mV/ms-2；信噪比大，结构简单，重量轻，工作可靠。存在一定的老化现象。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应【压电效应】某些晶体或陶瓷材料，当沿着一定方向对其施力而使之变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力消失后，又恢复到不带电状态。【逆压电效应】将压电材料置于电场，会发生变形，即所谓电致伸缩效应。【逆压电效应】将压电材料置于电场，会发生变形，即所谓电致伸缩效应。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应主要的压电材料有：石英晶体（天然的）和压电陶瓷（人工制造）。天然结构的石英晶体是一个六角形晶柱。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应正六面体光轴—纵向轴,Z-Z轴；电轴—过正六面体棱线,并垂直于光轴,X-X轴；机械轴—与光轴和电轴垂直的轴，Y-Y轴。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应1.力沿光轴(Z轴)作用时，不产生压电效应；2.力沿电轴(X轴)作用时，产生的压电效应称纵向压电效应；3.力沿机械轴(Y轴)作用时，产生的压电效应称横向压电效应。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-石英晶体压电效应的机理石英晶体的压电效应是由于石英晶体在外力作用下，晶格发生变化所造成的。石英晶体由硅离子Si4+和氧离子O2-组成，在Z平面的投影为

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-石英晶体压电效应的机理设为三对电偶极矩，当没有外力作用时，它们互成120°的夹角，所以有

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-石英晶体压电效应的机理当晶体沿x方向受压时，有：此时在x轴方向出现正电荷。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-石英晶体压电效应的机理当晶体沿x方向受拉时，有:此时在x轴方向出现负电荷。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-石英晶体压电效应的机理

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-石英晶体压电效应的机理

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-压电系数石英晶体切片的方法一般有两种:(1)x切片两个端面与x轴垂直。切片的两个面镀有金属银，使之成为电极板。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-压电系数(2)y切片两个端面与y轴垂直。切片的两个面镀有金属银，使之成为电极板。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-压电系数对于x切片，当x方向受到压应力σxx作用时，有式中Pxx——极化强度，在数值上等于晶面上的电荷密度；d11——压电系数，d11=2.3×10-12C/N；Fx——沿x方向的压缩力；l、b——晶体的长度和宽度。

6.1压电式传感器的工作原理1.压电效应-压电系数设晶片在垂直于x轴平面上的电荷为Qx，则即极间电压为其中

6.1压电式传感器的