傳感器第4章壓電式-在線瀏覽
2025-06-20 02:45本頁面
【正文】 6 y 第 4章 壓電式傳感器 壓電常數(shù)矩陣 ??????????363534333231262524232221161514131211dddddddddddddddddd??????????00000000000002625141211ddddd石英晶體壓電常數(shù)矩陣 第 4章 壓電式傳感器 ? 厚度變形（ d11) x y z T1 T1 + z x y T2 T2 + ? 長度變形（ d12) 第 4章 壓電式傳感器 ?面剪切變形 ?厚度剪切變形 x(y) y(x) z T1 T4(T5) + T4(T5) x y z T6 T6 + ?體積變形 第 4章 壓電式傳感器 壓電效應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的幾種基本形式 厚度受壓型 長度受壓型 第 4章 壓電式傳感器 厚度切變型 平面切變型 體積受壓型 第 4章 壓電式傳感器 壓電材料 壓電材料分為三大類 ：壓電晶體（石英） ，壓電陶瓷（鈦酸鋇、 鋯鈦酸鉛）和新型壓電材料（壓電半導(dǎo)體和高分子壓電材料）。（具有較大的壓電常數(shù)） 。（高電阻率和大介電常數(shù)） 。 第 4章 壓電式傳感器 ? 具有實(shí)用價值的壓電材料 ? 不需要人工極化 ? 沒有熱釋電效應(yīng) （由于溫度的變化引起極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng) ） ? 介電常數(shù)、壓電常數(shù)的溫度穩(wěn)定性好 ? 居里點(diǎn)溫度達(dá)： 5730 c ? 壓電材料開始喪失壓電性能的溫度 ? 性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高 第 4章 壓電式傳感器 壓電陶瓷的壓電效應(yīng) ?壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。 ?在無外電場作用時 , 電疇在晶體中雜亂分布 , 它們的極化效應(yīng)被相互抵消 , 壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零。 第 4章 壓電式傳感器 壓電陶瓷極化處理 ?在陶瓷上施加外電場時 , 電疇的極化方向發(fā)生轉(zhuǎn)動 , 趨向于按外電場方向的排列 , 從而使材料得到極化。 ?讓外電場強(qiáng)度大到使材料的極化達(dá)到飽和的程度 , 即所有電疇極化方向都整齊地與外電場方向一致時 , 外電場去掉后 , 電疇的極化方向基本不變 , 即剩余極化強(qiáng)度很大 , 這時的材料才具有壓電特性。 E 第 4章 壓電式傳感器 1)壓電陶瓷的正壓電效應(yīng) 如果在陶瓷片上施加一個與極化方向平行的壓縮力，壓電片 產(chǎn)生壓縮變形，使內(nèi)部束縛電荷的間距變小，電疇發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 極化強(qiáng)度變小，致使內(nèi)部的束縛電荷變少，導(dǎo)致被吸附在外面 電極上的自由電荷有一部分被釋放，呈現(xiàn)放電狀態(tài)。 這種因受力而產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換 為電能的現(xiàn)象，就是壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)。同理，若改變電場方向同極化 方向相反，則陶瓷片將沿極化方向產(chǎn)生縮短變形。變形與電場之間的關(guān)系為 zz EdtUzdttUdt333333 ??????第 4章 壓電式傳感器 分析可見： （ 1）壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)，是由于陶瓷內(nèi)部存在著電疇，經(jīng) 極化處理后被迫取向排列，使內(nèi)部存在剩余極化強(qiáng)度，在外作用 （力或電場）下，能使極化強(qiáng)度變化，導(dǎo)致陶瓷出現(xiàn)壓電效應(yīng)。 第 4章 壓電式傳感器 壓電傳感器的等效電路 由壓電元件的工作原理可知 ,壓電式傳感器可以看作一個電荷發(fā)生器。 h——壓電片的厚度 。 hsC ra0???第 4章 壓電式傳感器 aaUCQ ?aaCQU ??電荷 等效電路 ?電壓等效電路 Q Q Q 第 4章 壓電式傳感器 ?電壓靈敏度 ?電荷靈敏度 它們之間的關(guān)系 FQSFUSqau??auqaquCSSCSS ?? ,第 4章 壓電式傳感器 壓電傳感器的實(shí)際等效電路 － 壓電傳感器在實(shí)際使用時總要與測量儀器或測量電路 相連接 , 因此還須考慮連接電纜的等效 電容 Cc, 放大器的輸入電阻 Ri , 輸入電容 Ci以及壓電傳感器的泄漏電阻 Ra 等效電壓源 等效電流源 第 4章 壓電式傳感器 壓電式傳感器的測量電路 第 4章 壓電式傳感器 ? 在實(shí)際應(yīng)用中為提高靈敏度使表面有足夠的電荷 ，常常把兩片 、 四片壓電元件組成在一起使用 。 , 39。 22CC U U Q Q? ? ?2 , 39。C C Q Q U U? ? ?第 4章 壓電式傳感器 ? 串聯(lián) 。 ? 因此，前置放大器也有兩種形式： 電壓放大器和電荷放大器。 電壓放大器原理 第 4章 壓電式傳感器 電壓放大器等效 電路示意圖 簡化圖 ia RRR //?icic CCCCC ??? //第 4章
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