自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第5章--壓電傳感器課件

1、 二、石英晶體的壓電效應(yīng) 石英：二氧化硅單晶， 六角棱柱體， X、Y、Z三個(gè)晶軸。x光軸電軸機(jī)械軸坐標(biāo)軸晶體切塊1、X向應(yīng)力-縱向壓電效應(yīng)電荷計(jì)算：2、Y向應(yīng)力橫向壓電效應(yīng)光軸電軸機(jī)械軸晶體切塊壓力拉力壓力拉力分別為兩個(gè)方向的壓電系數(shù)。且：關(guān)于壓電效應(yīng)的解釋：硅離子硅離子硅離子氧離子氧離子氧離子石英晶體在X-Y平面離子分布X方向受力Y方向受力Z方向受力將不產(chǎn)生壓電效應(yīng)！三、壓電陶瓷的壓電效應(yīng) 壓電陶瓷：多晶鐵電體，具有電疇（分子自發(fā)形成的電場(chǎng)區(qū)域）結(jié)構(gòu)的壓電材料。正常狀態(tài)下對(duì)外不呈現(xiàn)電荷。 在一定溫度下，對(duì)壓電陶瓷加強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行極化處理，內(nèi)部電疇的排列被人為地規(guī)則化，當(dāng)強(qiáng)電場(chǎng)撤消后，壓電陶瓷就具

2、有了壓電特性。 多晶鐵電體在強(qiáng)電場(chǎng)中極化電疇排列規(guī)則化電荷計(jì)算：為縱向壓電系數(shù)。取壓電材料的極化方向?yàn)閆軸Z受壓Y受壓電荷計(jì)算：極化面面積受力面面積且：第二節(jié) 壓電材料及壓電元件一、壓電材料要求：1）壓電常數(shù)大； 2）機(jī)械強(qiáng)度高； 3）電阻率大，介電常數(shù)大； 4）引起壓電效應(yīng)破壞的溫度點(diǎn)（居里點(diǎn)）高； 5）時(shí)間穩(wěn)定性好。（一）石英晶體（二）水溶性壓電晶體（三）鈮酸鋰晶體（四）壓電陶瓷（鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鹽、鈮鎂酸鉛）（五）壓電半導(dǎo)體（六）高分子壓電材料二、壓電元件+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- 并聯(lián)Q=nQ U=U C=nC 串聯(lián)Q=Q U=nU C=C/n第三節(jié) 壓電傳感器的測(cè)量電路一、壓電式傳感器的等效電路 壓電式傳感器可以等效為電荷源和壓電元件電容器的并聯(lián)電路；也可以等效為電壓源和電容器的串聯(lián)電路。其中電容器為：壓電元件極板面積 元件厚度相對(duì)介電常數(shù) 當(dāng)壓電式傳感器連接測(cè)量?jī)x表時(shí)的等效電路：傳感器的泄露電阻電纜電容放大器輸入電阻電容電纜電容傳感器的泄露電阻放大器輸入電阻電容二、壓電式傳感器的測(cè)量電路由：得：化簡(jiǎn)電纜長(zhǎng)度會(huì)影響靈敏度！（一）電壓放大器（二）電荷放大器忽略三個(gè)電阻的影響，輸入到運(yùn)放的電荷：又+及（1）將 、 代入（1）式，得：靈敏度：第四節(jié) 壓電式傳感器的應(yīng)用（一）壓電式力傳感器底座插座蓋板晶片