压电式传感器和超声波传感器.ppt

1压电式传感器 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的 压电效应,是典型的有源传感器。 当某些材料受力作用而变形时,其表面会有电荷产 生,从而实现非电量测量。 压电式传感器具有体积小,重量轻,工作频带宽、 灵敏度高、工作可靠、测量范围广等特点,因此在 各种动态力、机械冲击与振动的测量,以及声学 医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 压电效应及压电材料 某些晶体,当沿着一定方向受到外力作用而 变形时,内部产生极化现象,而在其表面产生电 荷,当去掉外力后,又重新回到不带电状态;这 种将机械能转换成电能的现象,称为正压电效应 又称为压电效应。 当作用力方向改变,电荷的极性也随着改变; 晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。 石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良 的压电材料。 压电材料可以分为两大类:压电晶体和压电陶瓷。 前者为晶体,后者为极化处理的多晶体。 他们都具有较大的压电常数,机械性能良好,时 间稳定性好,温度稳定性好等特性,所以是较理 想的压电材料。 ◆压电材料的主要特性参数有: (1)压电常数:压电常数是衡量材料压电效应强 弱的参数,它直接关系到压电输出的灵敏度。 (2)弹性常数:压电材料的弹性常数、刚度决定 着压电器件的固有频率和动态特性。 (3)介电常数:对于一定形状、尺寸的压电元件 其固有电容与介电常数有关;而固有电容又影响 着压电传感器的频率下限。