文档介绍：第六节压电式检测元件
压电式检测元件是利用压电材料作为敏感元件,以其受外力的作用时在晶体表面产生电荷的压电效应为基础来实现参数测量的。它可以把力、压力、加速度和扭矩等物理量转换成电信号输出
最常用的压电材料是石英晶体和压电陶瓷
第六节压电式检测元件
一、压电效应与压电材料
压电效应
某些材料在沿一定方向受外力作用时,不仅几何尺寸变化而发生变形,而且材料内部电荷分布发生变化,从而使得在其一定的两个相对表面上产生符号相反,数值相等的电荷,当外力去掉后,它们又恢复到不带电状态。这种现象称“正压电效应”
第六节压电式检测元件
压电效应是可逆的,即在特定的面上施加电场后,则会在相应的面上产生形变和应力;去掉电场后,形变和应力消失。这称之为“逆压电效应”
第六节压电式检测元件
石英晶体为六棱形。它
有三个互相垂直的轴。
其中x轴称为电气轴,y
轴称为机械轴,z轴称为
光学轴。从棱柱中割出
一个各面与轴平行的小块。
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第六节压电式检测元件
当沿着x轴方向有力作用时,则在垂直于x轴的两个面上,就会出现大小相等符号相反的电荷,其电荷量为:
K-压电常数 Ax-作用面积
这种压电效应称纵向压电效应
如果在y轴方向上施以压力,在垂直于x轴的两个界面上也会出现电荷,其电荷量为:
这种压电效应称横向压电效应
第六节压电式检测元件
压电材料
常用的压电材料有压电晶体、压电陶瓷、高分子材料
最典型的压电晶体是石英晶体
压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料
第六节压电式检测元件
二、压电式检测元件的等效电路
压电式检测元件等效为一个电荷源和一个电容相并联;或为一个电压源和一个电容串联的等效电路,如下图
第六节压电式检测元件
三、压电式检测元件的误差
温度引起的误差
电缆噪声