[工學(xué)]第1112講壓電式傳感器-展示頁
2025-01-28 11:41本頁面
【正文】 機械耦合系數(shù) ：在壓電效應(yīng)中，其值等于轉(zhuǎn)換輸出能量（如電能）與輸入的能量（如機械能）之比的平方根；它是衡量壓電材料機電能量轉(zhuǎn)換效率的一個重要參數(shù)。 ? （ 2） 彈性常數(shù) ：壓電材料的彈性常數(shù)、剛度決定著壓電器件的固有頻率和動態(tài)特性。 ? 應(yīng)用 ： – 壓電薄膜制成的稱重傳感器； – 高分子壓電薄膜制成機器人觸覺敏感元件。 高分子材料壓電傳感器 ? 高分子材料聚偏氟乙烯（ PVF2）具有壓電特性。 ? 在自然界中大多數(shù)晶體具有壓電效應(yīng)，但壓電效應(yīng)十分微弱，隨著對材料的深入研究，發(fā)現(xiàn) 石英晶體、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛 (PZT)等材料是性能優(yōu)良的壓電材料。 ? 壓電效應(yīng)具有可逆性。 壓電傳感器 ? 晶體受作用力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，這種機械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。 ? 應(yīng)用： – 拾音器、壓電引信、燃氣點火具。 – 目前多用于加速度和動態(tài)力學(xué)或壓力的測量。 ? 壓電傳感器的 工作原理 是基于某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的 壓電效應(yīng) 。第 6章 壓電式傳感器 ? 壓電傳感器是典型的 無源傳感器 。 ? 又稱 自發(fā)電式 傳感器及 電勢式 傳感器。 ? 特點 ： – 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠； – 適合動態(tài)力學(xué)測量，不能測量靜態(tài)量。 – 壓電傳感器是一個機電轉(zhuǎn)換元件。 壓電式傳感器 壓電效應(yīng)及壓電材料 一、壓電效應(yīng) ? 一些晶體結(jié)構(gòu)的材料，當沿著一定方向受到外力作用時，內(nèi)部產(chǎn)生 極化現(xiàn)象 ，同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷； ? 而當外力去掉后，又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)； ? 當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變。 ? 反之，如果給晶體施加以交變電場，晶體本身則產(chǎn)生機械變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng) ，又稱 電致伸縮效應(yīng)。 壓電材料 ? 具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料 ，壓電材料能實現(xiàn)機 —電能量的相互轉(zhuǎn)換。 ? 壓電材料分為： 壓電晶體、壓電陶瓷、高聚物和復(fù)合材料（壓電陶瓷和高聚物復(fù)合）。 ? 特點： – 壓電系數(shù)大，頻率響應(yīng)寬，機械強度好，質(zhì)量輕，耐沖擊。 壓電材料的主要特性參數(shù) ? （ 1） 壓電常數(shù) ：是衡量材料壓電效應(yīng)強弱的參數(shù)，它直接關(guān)系到壓電輸出的靈敏度。 ? （ 3） 介電常數(shù) ：對于一定形狀、尺寸的壓電元件，其固有電容與介電常數(shù)有關(guān)；而固有電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。 ? （ 5） 電阻 ：壓電材料的絕緣電阻將減小電荷泄漏，從而改善壓電傳感器的低頻特性。 ? 一、石英晶體（ SiO2） –優(yōu)點 ： ?絕緣性能好，機械強度高； ?壓電溫度系數(shù)小，居里溫度點高； –缺點 ： ?資源少，價格較貴； ?壓電系數(shù)低。 Z—光軸 X—電軸 Y—機械軸 石英晶體是一個正六面體，各個方向的特性是不同
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