壓力及真空度檢測(cè)儀表(已修改)
2025-01-07 10:55 本頁(yè)面
【正文】 Kunming University of Science and Technology Department of Automation Engineering, Informational faculty Spring 2023 檢測(cè)及過(guò)程控制技術(shù) Measurement Process control Technology 昆明理工大學(xué)信自學(xué)院自動(dòng)化系 昆明理工大學(xué)信自學(xué)院 檢測(cè)及過(guò)程控制系統(tǒng) Measurement Process control Technology 第四章 壓力與真空度檢測(cè) 壓電式傳感器（ ） ?、概述 ?、壓電效應(yīng)分析 ?、測(cè)量電路 4壓電式傳感器 第 ? 、作用 ? 、壓電效應(yīng) ? 、壓電式傳感器的特點(diǎn) 第 概述 、作用 壓電傳感器是力敏感元件，將被測(cè)壓力、力、加速度等轉(zhuǎn)換成壓電器件的表面電荷量，以實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)目的。它是一種典型的有源傳感器（或稱(chēng)發(fā)電型傳感器）它是基于某些材料的壓電效應(yīng)。例如：?jiǎn)尉w ，多晶體的壓電陶瓷材料 等 、壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種情形。 2OSi 32 OTaB i第 、壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種情形。 1. 正壓電效應(yīng) 即晶體（電介質(zhì)）受到一定方向上的機(jī)械外力時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生 極化 現(xiàn)象（類(lèi)似于鐵磁體的磁化現(xiàn)象），晶體的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷（或產(chǎn)生內(nèi)部電場(chǎng)）。當(dāng)力消失后，有重新恢復(fù)不帶電的狀態(tài)。 第 、壓電效應(yīng) 2. 逆壓電效應(yīng) 在晶體（電介質(zhì)）的極化方向上施加外部電場(chǎng)，晶體（電介質(zhì)）產(chǎn)生伸縮機(jī)械形變（或機(jī)械應(yīng)力）。當(dāng)外電場(chǎng)消失則晶體（電介質(zhì)）的機(jī)械形變（機(jī)械應(yīng)力）消失。 、壓電式傳感器的特點(diǎn) 基于壓電效應(yīng)的壓電傳感器具有許多應(yīng)用特點(diǎn)。 ，靈敏度高。 第 、壓電式傳感器的特點(diǎn) ，靈敏度高。 ，工作可靠、質(zhì)輕。 ，生物醫(yī)學(xué)，電聲學(xué)等許多技術(shù)領(lǐng)域。 壓電式傳感器 ? 、概述 ? 、壓電效應(yīng)分析 ? 、測(cè)量電路 第 壓電效應(yīng)分析 ? 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 ? 、壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)分析 第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 石英晶體： 又稱(chēng)水晶體（單晶體）。天然結(jié)構(gòu)的石英晶體呈現(xiàn)一個(gè)正六面體的形狀。如圖所示： 2OSi第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 其中， X軸 —— 電軸，經(jīng)過(guò)六面體棱 線 Y軸 —— 機(jī)械軸，垂直于六面體棱面 Z軸 —— 光軸，垂直于晶體 截面 且與 X， Y軸垂直。 第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 結(jié)論：石英晶體壓電片如圖所示，在其 X軸， Y軸方向上加外力 F時(shí)，均在 X軸的兩個(gè)截面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。而在 Z軸方向上加外力時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生任何壓電效應(yīng)。 第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 1）石英晶體 的結(jié)構(gòu) 如圖所示，硅氧離子結(jié)構(gòu)排列，圖 (a) 224 ?? OSi第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 1）如圖所示， 如果用 表示 ， 表示 則形成正六邊形對(duì)稱(chēng)排列，圖 (b) 4?iS222?O第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 2）外力 時(shí) 如圖所示，三個(gè)大小相等，夾角 的正負(fù)電荷之間的電偶極矩 其中 0?xF ?120 lqPPP ???? 321正負(fù)電荷之間的距離—電荷量—lq第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 2）外力 時(shí) 且 （合電偶極 矩為零，不呈現(xiàn)極性） （ 3）在 X軸方向上加壓力 時(shí)（縱向壓電效應(yīng)），如圖所示，正負(fù)電荷離子相對(duì)位置發(fā)生變化。 0?xF 0321 ??? PPP 0?xF第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 3）在 X軸方向上加壓力 時(shí)（縱向壓電效應(yīng)） 則電偶極矩在 X軸方向分 量， 在 X正方向 上產(chǎn)生正電荷。 X軸的反方向 上產(chǎn)生負(fù)電荷。在 Y軸和 Z軸上 不產(chǎn)生電荷。 ? ? 0321 ??? xPPP 0?xF第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 4）在 X軸方向上加拉力 時(shí)（縱向壓電效應(yīng)） 如圖所示。同理： 則 X軸正方向上產(chǎn)生負(fù) 電荷。其反方向上產(chǎn)生 正電荷。在 Y軸和 Z軸方 向上不產(chǎn)生電荷。 ? ? 0321 ??? xPPP 0?xF第 壓電效應(yīng)分析 、石英晶體壓電效應(yīng)分析 （ 5）在 Y軸方向上加拉力 時(shí) (橫向壓電效應(yīng) ) 當(dāng) （拉力），其效果如圖 (b)
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