文档介绍：第六章压电式传感器
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概述
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。
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F
F
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － －
1 压电效应
某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，其内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，其又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。
一 电压效应与压电材料
第一节 压电式传感器
当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。
这种机械能转为电能的现象，称为“顺压电效应”。
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反之，当在某些物质的极化方向上施加电场，这些材料在某一方向上产生机械变形或机械压力；当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。这种电能转化为机械能的现象称为“逆压电效应”。
逆压电效应
电能
机械能
正压电效应
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2 压电材料简介
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。
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二 石英晶体的压电效应
Z
X
Y
纵向轴Z
称为光轴
经过正六面体棱线，并垂直于光轴的X轴称为电轴
与X轴和Z轴同时垂直的Y轴（垂直于正六面体的棱面）
称为机械轴
天然结构的石英晶体外形是一个正六面体。石英晶体各个方向的特性是不同的。
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(a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片
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石英晶体具有压电效应，是由其内部分子结构决定的。如图所示是一个单元组体中构成石英晶体的硅离子和氧离子，在垂直于z轴的xy平面上的投影，等效为一个正六边形排列。 图中“＋”代表硅离子Si4+， “－”代表氧离子2O2-。
(a)
x
y
(b)
+
x
y
+
+
-
-
-
1、石英晶体产生压电效应原理
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