壓電式傳感器論文

1、壓電式傳感器論文傳感器與檢測技術(shù)課程論文2014 年 6 月 27 日【摘要】壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)，是典型的有源傳感器。當(dāng)材料受力作用而變形時(shí)，其表面會有電荷產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)非電量的測量。壓電式傳感器具有體積小、重量輕、工作頻帶寬等特點(diǎn)，因此在各種動態(tài)力、機(jī)械沖擊與振動的測量，以及聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、宇航等方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文介紹了壓電式傳感器的原理、測量電路并列舉了重要應(yīng)用【關(guān)鍵詞】壓電傳感器，壓

2、電效應(yīng)，測量電路，應(yīng)用【引言】壓電現(xiàn)象是 100 多年前居里兄弟研究石英時(shí)發(fā)現(xiàn)的。居里兄弟在研究熱電性與晶體對稱，發(fā)現(xiàn)正負(fù)電荷，而且電荷密度與壓力大小成正比。居里兄弟所報(bào)道的這些晶體就有后來廣為研究的鐵電體酒石酸鉀鈉（羅息鹽） 。1881 年，應(yīng)用熱力學(xué)原理預(yù)言了逆壓電效應(yīng)，即電場可以引起與之成正比的應(yīng)變。很快這一預(yù)言被居了里兄弟用實(shí)驗(yàn)所證實(shí)了。一、壓電原理和基本特性壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)，是一種典型的有源傳

3、感器。通過材料受力作用變形時(shí)，氣表面會有電荷產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)非電量測量。壓電陶瓷是一種人工合成的多晶體壓電材料，內(nèi)部具有大址微觀極化區(qū)。無外電場作用時(shí)，各極化區(qū)在晶體中呈雜散狀、極化方向各異。因此壓電陶瓷平時(shí)呈電中性。當(dāng)施加外電場時(shí)，極化方向統(tǒng)一。此時(shí)圍繞原子核的電子獲得動能脫離原子核束縛成為自由電子。這些自由電子和失去電子顯正電性的原子核在外電場作用下逐漸形成內(nèi)部微弱勢壘電場。從電工學(xué)理論可知，微觀上所謂勢壘電場就是“兩側(cè)堆積電性各異電子

4、組成的作用范圍” ，宏觀上表現(xiàn)為壓電陶瓷表面呈現(xiàn)大量電荷。壓電陶瓷不同于自然界其他電介質(zhì)，在外電場失去時(shí)，其內(nèi)部極化區(qū)仍存有很強(qiáng)剩余極化強(qiáng)度，如沿極化方向施加外力，其表面也能產(chǎn)生電荷。換句話說，壓電陶瓷也具有壓電效應(yīng)。常用的壓電陶瓷有鉆欽酸鉛系列壓電陶瓷(PZT)、非鉛系壓電陶瓷等。3.高分子壓電材料高分子壓電材料是近年來發(fā)展較快的一種新型壓電材料。它的特點(diǎn)是壓電常數(shù)較高，如聚偏二氟乙烯(PVF2 或 PVDF)的壓電常數(shù)比壓電陶瓷高十