文档介绍：压电陶瓷位移器
压电陶瓷超声换能器
压电秤重浮游计
压电加速度计
压电警号
第一页，共八十一页。
压电式传感器的原理： 是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。
特点
无外电场作用时
总极化强度为零
施加外电场时
电畴自发极化方向与外电场一致
外电场去掉后
具剩余极化强度
人造多晶体：经极化处理后的人工多晶铁电体
电畴
剩余极
化强度
第十八页，共八十一页。
－ － － － －
－ － － － －
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
自由电荷
束缚电荷
电极
电极
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
极化方向
无外力作用时电压表不能测出陶瓷片内的极化程度
束缚电荷会吸附自由电荷
陶瓷片对外不表现极性
第十九页，共八十一页。
这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。
d33 :压电陶瓷压电系数
F：作用力
加外力
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － －
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
极化方向
F
电畴偏转，极化强度变小，自由电荷释放
－ － － － －
＋ ＋
－ －
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第二十页，共八十一页。
第二十一页，共八十一页。
逆压电效应：由于电效应而转变为机械效应或者由电能转变为机械能的现象。
－ － － － － －
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － －
极化方向
电场方向
Ｅ
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第二十二页，共八十一页。
第二十三页，共八十一页。
（a）纵向变形
y
+ + + +
Fz
Fz
x
z
- - - -
d33:压电陶瓷的压电系数；
F z :作用力。
第二十四页，共八十一页。
①转换性能。要求具有较大的压电常数。
②机械性能。机械强度高、刚度大。具有较高的固
有振动频率。
③电性能。高电阻率和大介电常数。
为了减少电荷的泄漏以及外部分布电容的影响。
④环境适应性。温度和湿度稳定性要好，要求具有
较高的居里点，获得较宽的工作温度范围。
⑤时间稳定性。要求压电性能不随时间褪化。
压电材料具备主要特性：
四、压电材料
指压电材料开始丧失压电特性的温度。
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第二十五页，共八十一页。
1、石英晶体
石英（SiO2）是一种具有良好压电特性的压电晶体。其介电常数和压电系数的温度稳定性相当好。
在20℃～200℃范围内，温度每升高1℃，％。但是当到573℃时，它完全失去了压电特性，这就是它的居里点。
斜率：
－％/℃
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
dt
/
d20
t℃
石英的d11系数相对于20℃的d11温度变化特性
6
5
4
3
2
1
0
100
200
300
400
500
600
t/℃
相对介电常数ε
居里点
石英在高温下相对介电常数
的温度特性
第二十六页，共八十一页。
优点：
性能非常稳定，机械强度高，绝缘性能也相当好。
缺点：
价格昂贵，且压电系数比压电陶瓷低得多。用于标准仪器或要求较高的传感器中。
切割：
各向异性晶体，按不同方向切割，物理性质（如弹性、压电效应、温度特性等）相差很大。根据不同使用要求正确地选择石英片的切型。
组成：
天然和人工培养两种类型。因其物理和化学性质几乎没有区别，广泛应用成本较低的人造石英晶体。
第二十七页，共八十一页。
天然形成的石英晶体外形
第二十八页，共八十一页。
人工合成水晶
双面镀银并封装
压电晶片
石英晶体薄片
石英晶体切片及封装
第二十九页，共八十一页。
（2）水溶性压电晶体
属于单斜晶系的有酒石酸钾钠(NaKC4H4O6·4H2O)，硫酸锂(Li2SO4·H2O)；属于正方晶系的有磷酸二氢钾(KH2PO4，简称KDP)等。压电灵敏度和介电常数较高但易受潮，机械强度较低，电阻率低。只限于在室温和湿度低的环境下使用。
第