文档介绍：压电式传感器
(Piezoelectric Sensors)
压电加速度式传感器
第一节压电效应及材料
压电效应(Piezoelectric Effect)
一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下,而且在机械力作用下,都会产生极化现象。且其电位移D(在MKS单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T成正比: D = dT (6-1) 式中 d——压电常数矩阵。
当外力消失,电介质又恢复不带电原状;当外力变向,电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应,或简称压电效应。
逆压电效应若对上述电介质施加电场作用时,同样会引起电介质内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形,且其应变S与外电场强度E成正比: 式中dt——逆压电常数矩阵。这种现象称为逆压电效应,或称电致伸缩。
S=dtE (6-2)
压电效应图
(a)正压电效应; (b)压电效应的可逆性
压电材料的主要特性参数:
压电常数
弹性常数
介电常数
机电耦合系数
电阻
居里点
压电材料
压电晶体(单晶)
压电陶瓷(多晶半导瓷)
新型压电材料
压电晶体
⑴石英晶体(SiO2)
石英晶体俗称水
晶,有天然和人工之
分。目前传感器中使
用的均是以居里点为
573℃,晶体的结构为
六角晶系的α-石英。
其外形如图所示,呈
六角棱柱体。有m、R、r、s、x共5组30个晶面组成
⑵.其他压电单晶
压电单晶中除天然和人工石英晶体外,锂盐类压电和铁电单晶如铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锗酸锂LiGeO3)等材料, 也已在传感器技术中日益得到广泛应用,其中以铌酸锂为典型代表,在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。不足之处是质地脆、抗机械和热冲击性差。